PROCESO MIG/MAG GMAW (Gas Metal Arc Welding)

PROCESO MIG/MAGGMAW

(Gas Metal Arc Welding)

DESCRIPCION

• En el sistema MIG, un sistema de alimentación impulsa en forma automática y a una velocidad predeterminada el electrodo (alambre) hacia el arco o fusión, mientras la pistola se posesiona en un ángulo adecuado y se mantiene una distancia entre la Tobera y la pieza de trabajo, generalmente de 10mm.

• El arco siempre es visible para el operador• El cable y la pistola son ligeros, haciendo muy

fácil su manipulación• No produce escoria, por lo cual reduce el tiempo

de soldadura y acabado• Tiene uno de los más altos rendimientos en

deposición

CARACTERISTICAS

PARTES DEL EQUIPO

Boquilla de contacto

Difusor de gas

Salida de gas

Tobera

DIAGRAMA DEL PROCESO

CLASIFICACION DEL ALAMBRE PARA ACEROS AL CARBONO

ER XXS-X

Alambre sólido

Composición Química de los electrodos

Indica la resistencia mínima a la tracción, expresada en miles de libras por pulg2

E: electrodoR: varilla

ALAMBRE PARA MAG

ER-70S-6• E: electrodo• R: varilla• 70: resistencia a la tracción del depósito en

libras/pulgada• S: alambre sólido• 6: composición química particular del

electrodo

CLASIFICACION DEL ALAMBRE PARA ACEROS INOXIDABLES

ER XXX(X)-X

Composición Química de los electrodos

Tipo de inoxidable

E: electrodoR: varilla

Nivel de carbono

APORTES

APORTES

TIPOS DE CORRIENTE

• El tipo de corriente tiene gran influencia en los resultados de la soldadura. La corriente continua con polaridad invertida es la que permite obtener mejores resultados. En este caso, la mayor aportación de calor se concentra sobre el baño de fusión, lo que mejora la penetración en la soldadura.

INFLUENCIA DE LA POLARIDAD

CC.PI

+

+

+

-

-

-

CC.PD

+

+

+

-

-

-

+ -

- +

electronesiones

VOLTAJE CONSTANTE

La mayor razón para utilizar este tipo de máquinas es que autorregulan el largo del arco

Compensan la distancia entre la punta del electrodo y el metal base con incrementos y disminuciones automáticas de corriente, manteniendo un largo de arco constante

El largo del arco se ajusta con la salida de voltaje de la fuente de poder

La corriente es regulada por medio de la velocidad de alimentación del alambre

FUENTES DE PODER

Corriente Constante

Amperaje

Voltaje

A

V

Pequeñas variaciones de corriente provocan grandes variaciones en el voltaje.

FUENTES DE PODER

Voltaje Constante

Voltaje

AmperajeA

V

Variaciones de corriente provocan muy pequeñas variaciones en el voltaje.

PORQUE ES FÁCIL DE OPERAR: REGULACIÓN AUTOMÁTICA

Largo de arco:6.4 mm

Voltaje de arco:24 V

Corriente de arco:250 A

Alimentación de alambre:106 mm/s

Fusión instantánea:106 mm/s

Largo de arco:6.4 mm

Voltaje de arco:24 V

Corriente de arco:250 A

Alimentación de alambre:106 mm/s

Fusión instantánea:106 mm/s

Largo de arco:>12.7 mm

Voltaje de arco:>24 V

Corriente de arco:<250 A

Alimentación de alambre:106 mm/s

Fusión instantánea:106 mm/s

Largo de arco:>12.7 mm

Voltaje de arco:>24 V

Corriente de arco:<250 A

Alimentación de alambre:106 mm/s

Fusión instantánea:106 mm/s

Largo de arco:12.7 mm

Voltaje de arco:29 V

Corriente de arco:220 A

Alimentación de alambre:106 mm/s

Fusión instantánea:93 mm/s

Largo de arco:12.7 mm

Voltaje de arco:29 V

Corriente de arco:220 A

Alimentación de alambre:106 mm/s

Fusión instantánea:93 mm/s

1

2

3

CAMBIO DE PENDIENTE

Curva B

Curva A

Corriente

Voltaje

Aún cuando se tengan dos máquinas de distinta pendiente, el punto óptimo de operación seguirá siendo el mismo.

IMPORTANTE

• La calidad de los equipos incide más en el proceso MIG/MAG que en el proceso de Arco Manual.

• La calidad del soldador tiene mayor incidencia en el proceso de Arco Manual que en el proceso MIG/MAG.

CONCEPTOS BASICOS GMAW

• Gas Metal Arc WeldingProcesos de soldadura al arco con alambre continuo y protección gaseosa.

• Se hace pasar una corriente de gas a través de un conducto hasta la zona donde el electrodo (metal de aporte), establece el arco con el metal base.

• En esta categoría se clasifican dos procesos muy similares: MIG y MAG.

• El gas de protección puede ser gas INERTE o ACTIVO.

• El tipo de gas hace la diferencia entre MIG o MAG, respectivamente.

GAS / ACTIVIDAD

GASACTIVIDAD QUÍMICA

Argón

Helio

Dióxido de carbono

Hidrógeno

Oxígeno

Nitrógeno

Inerte

Inerte

Oxidante

Reductor

Oxidante

Activo-reacio a reaccionar

EFECTOS DEL TIPO DE GAS

ARGÓN ARGÓN-HELIO HELIO CO2

Argón-O2Argón-CO2CO2

ESTRECHAMIENTO

• Como un cuello o estrechamiento se describe el efecto que permite a la gota de metal fundido separarse del electrodo, producto del electromagnetismo inducido por la corriente.

TRANSFERENCIAS

Spray pulsado

Corto circuito Globular

Spray

TRANSFERENCIA POR CORTOCIRCUITO

• CORTO CIRCUITO: la gota antes de separarse del electrodo crece varias veces el diámetro del mismo. Sucede a valores bajos de amperaje.

Transferencia corto circuito

TRANSFERENCIA POR CORTOCIRCUIT0

• Ventajas:– Materiales delgados– Trabajos fuera de posición– Juntas abiertas– Pobre ajuste de juntas

• Limitaciones:– Produce salpicadura– Falta de penetración en materiales gruesos

– Uso limitado en aluminio

TRANSFERENCIA GLOBULAR

• GLOBULAR: el tamaño de las gotas disminuye rápidamente a un tamaño igual o menor que el del electrodo. Esto sucede a valores intermedios de amperaje.

• La transferencia globular normalmente NO se utiliza debido a la alta cantidad de salpicadura y los problemas potenciales de penetración incompleta.

TRANSFERENCIA GLOBULAR

TRANSFERENCIA SPRAY

• Rocío o Spray: las gotas disminuyen bastante de diámetro y la velocidad de separación de las gotas desde el electrodo es alta. Este tipo de transferencia se registra con valores altos de corriente.

TRANSFERENCIA SPRAY

• Ventajas:– Alta tasa de depósito.– Buena fusión y penetración. – Capacidad de utilizar alambres de gran diámetro.

– Excelente apariencia del cordón.– Prácticamente no existe salpicadura.

TRANSFERENCIA SPRAY

• Limitaciones:– Para posiciones plana y horizontal.

– Usada sólo en materiales de un espesor mínimo de 1/8”.

– Se requiere de un buen ajuste de junta, ya que no tolera las juntas abiertas.

TRANSFERENCIA SPRAY PULSADO

• Ventajas: – Permite la aplicación en todas posiciones

– Sin salpicadura– Toda la gama de espesores– Versátil y productivo– Programable

TRANSFERENCIA SPRAY PULSADO

• Limitaciones:– Alto costo inicial del equipo– Aceptación del operador y conocimiento del proceso

– Dificultad para ajustar los parámetros

– Aplicación limitada en juntas abiertas y de pobre ajuste.

POLARIDAD

Mayor penetración

Plancha más caliente

Más chisporroteo

Menor penetración

Plancha menos caliente

Menos chisporroteo

CCEP CCEN

“STICKOUT

• Para transferencia corto circuito debe estar entre ¼” – 3/8”.

DISTANCIA EN LA BOQUILLA

Incorrecto Correcto Incorrecto

10mm 20mm 30mm

La distancia entre el metal base y la boquilla, están dispuestos de acuerdo con la intensidad (voltaje) y flujo de gas.

EmpujeEmpuje ArrastreArrastre

DIRECCION DE AVANCE

POSICIÓN DE LA PISTOLA

INFLUENCIA DE LA POSICIÓN

MIG/MAG V/S ARCO MANUAL

VENTAJAS MIG/MAG :• Se puede soldar en toda posición• Virtualmente no hay escoria que remover• El entrenamiento es menor que el necesario para arco

manual• No se pierden colillas de electrodos• Adaptable a sistemas semiautomáticos y automáticos• Procesos bajo hidrógeno• Velocidades de soldadura mayores que en arco manual

DESVENTAJAS MIG/MAG :• Los equipos son más costosos, complejos y menos portátiles• Debe protegerse en el momento de soldar de corrientes de

aire• Las velocidades de enfriamiento del cordón son mayores que

los procesos con generación de escoria• Las pistolas son grandes evitando la fácil accesibilidad a

lugares estrechos• El metal base debe ser limpiado muy bien por que el

proceso no tolera contaminación como en arco manual

PROCESO FCAW

• Alambre tubular con núcleo de fundente.– El arco se forma entre un electrodo continuo de forma tubular, que es consumible, y la pieza de trabajo.

ALAMBRE TUBULAR

• Los alambres tubulares están formados por:– Forro metálico.– Núcleo:

• Fundente.• Elementos de aleación.• Formadores de escoria.

SOLIDOSOLIDO TUBULARTUBULAR

2211

FABRICACIÓN

FlejeFleje metálico metálico

A A trefiladotrefilado

Polvos del núcleoPolvos del núcleo

Rodillos de Rodillos de cerradocerrado

Rodillos de Rodillos de conformadoconformadoForma “U” Forma “U”

TolvaTolva

Caída de fundenteCaída de fundente

TIPOS DE CIERRE

ALAMBRES TUBULARES

• El forro tiene la función de contener el fundente del núcleo y conducir la corriente eléctrica.

• Los elementos que conforman el núcleo tienen las siguientes funciones:– Formar una capa de escoria que proteja al depósito durante la solidificación.

ALAMBRES TUBULARES

– Proporcionar elementos desoxidantes y refinadores para incrementar las propiedades mecánicas del depósito.

– Proporcionar elementos estabilizadores de arco que incrementen su suavidad y reduzcan la salpicadura.

– Adicionar elementos de aleación que incrementen la resistencia del depósito y mejoren otra propiedad específica.

– Producir la atmósfera de gas que proteja al arco, la transferencia de metal y la zona de metal líquido (sólo autoprotegidos).

TIPOS DE ALAMBRES TUBULARES

• Con protección de gas.– Requieren de un gas de protección que es suministrado

externamente.• Autoprotegidos.

– En el núcleo se encuentran elementos que al descomponerse químicamente producen una atmósfera rica en CO2 y CO.

Depósito solidificado

Escoria líquida

Depósito líquido

Escoria solidificada

Gas de protección

Punta de contacto (conductora de

corriente)

Boquilla ó Tobera Electrodo

Tubular con Protección de Gas

Polvos metálicos, fundentes y materiales formadores de escoria

Arco y metaltransferido

Polvos metálicos, materiales formadores de

vapor, desoxidantes y refinadores

Punta de contacto(conductora de corriente)

Gas de protección, formado de los

materiales del núcleoArco y metal transferido

Depósito solidificado

Depósito líquido

Escoria líquidaEscoria

solidificada

Electrodo Tubular Autoprotegido

CARACTERISTICAS PRINCIPALES

• Alta productividad debido a la alimentación continua de alambre.

• Beneficios metalúrgicos derivados de la presencia de fundente.

• La formación de escoria soporta y conforma el perfil de los cordones de soldadura.

APLICACIONES

• Estructuras.– La aplicación de mayor volumen de consumo del proceso.

– Trabajo de taller y de erección de edificios.– Gran cantidad de uniones, tipo filete, de un paso.

APLICACIONES

• Astilleros.– Gran variedad de materiales y espesores.

– Facilidad de empleo en fuera de posición.

APLICACIONES

• Tubería industrial.– En ocasiones se emplea para depositar el paso de relleno.

– Más fácil de aplicar que el alambre sólido.– Mejores propiedades mecánicas.– Reducción de defectos como porosidades.

APLICACIONES

• Ferrocarriles.– Se emplea en grandes cordones donde el uso del arco sumergido es impráctico.

– Se aplica sobre placas oxidadas.

APLICACIONES

• Equipo pesado.– Grandes espesores de placa.– Grandes cordones en filetes se pueden aplicar en un solo paso.

– La facilidad de remoción de escoria reduce el tiempo de limpieza.

• Mantenimiento y reparación.

APLICACIONES

• Transportación.– Popular debido a la alta productividad en diversos espesores.

– Cordones de gran longitud.– Facilidad de mecanización.– Menos sensible a un pobre ajuste de la junta.

EQUIPO NECESARIO

• Fuente de poder.• Alimentador de alambre.• Fuente de gas de protección y sistema de

regulación de gas.• Antorcha.• Pinza de tierra.• Cables de conexión.

FUENTE DE PODER

• Proporciona la energía eléctrica con las características adecuadas para establecer y mantener el arco.

FUENTE DE PODER

• Las más populares son las de corriente directa voltaje constante (CV).

• Se recomienda que la capacidad sea de 300 A mínimo y un ciclo de trabajo 100%.

• Debe ser capaz de incrementos unitarios de voltaje.

ALIMENTADORES

• Tienen la función de proporcionar una alimentación continua y uniforme de alambre a una velocidad previamente seleccionada.

ALIMENTADORES

• Se prefieren los de velocidad constante en conjunto con las máquinas CV.

• La velocidad de alimentación de alambre determina el amperaje aplicado al electrodo.

• Es preferido el uso de rodillos (estriados) moleteados.

ANTORCHA

• Tiene la función de conducir la corriente eléctrica, el gas de protección y el electrodo.

ANTORCHA

• Se recomienda una capacidad mínima de 400 A.• Existen modelos enfriados por aire y por agua.• Lo que busca un operador es la fácil manipulación,

comodidad, poco peso y durabilidad.

GAS DE PROTECCIÓN

• Puede ser suministrado a partir de cilindros o tubería proveniente de un manifold.– Se emplean reguladores flujómetros para ajustar el volumen de gas necesario para una adecuada protección.

– Es importante que el regulador flujómetro tenga la capacidad suficiente para manejar el gasto requerido.

POLARIDAD

• Determina el sentido de flujo del fluido eléctrico.– La mayoría de los alambres protegidos por gas emplean DCEP (Invertida o DC+), produce una mejor penetración.

– La polaridad directa (DCEN o DC-) se utiliza con algunos alambres autoprotegidos.

AMPERAJE

• La cantidad de corriente aplicada a un electrodo es proporcional a la velocidad de alambre seleccionada.

• Determina la tasa de depósito, la penetración, el tamaño y la forma del cordón.

Amperaje

• Un alto amperaje produce una alta penetración y un cordón de perfíl de gran convexidad.

• Una insuficiente cantidad de alambre produce una transferencia globular con excesiva salpicadura y pobre penetración.

WFS vs. corriente (E71T-1M)

0

200

400

600

800

125 175 225 275 325 400

Corriente (A)

Vel

. d

e A

lam

bre

(i

pm

) 0.035” 0.045”

0.052”

0.062”

Voltaje

• Determina la longitud de arco. Está en función del amperaje deseado.• Para un valor de corrriente determinado, produce el mejor arco.

• Afecta principalmente la altura del refuerzo de soldadura y el ancho del cordón.

Relación V-A

20

23

26

29

32

200 225 250 300 350 400

Corriente (A)

Volt

aje

(V

)

75% Ar - 25% CO75% Ar - 25% CO22

100% CO2100% CO2

Velocidad de avance

• Está controlada por el operador y determina en gran medida el tamaño del cordón de soldadura.

• Afecta la penetración y la forma del cordón.• Determina la cantidad de calor suministrado a la

pieza de trabajo:

• Q = A * V / TS • Q es calor.• A es Amperaje.• V es Voltaje.• TS es velocidad de avance.

• A Boquilla• B Punta de contacto• C SO visible• D Stickout

eléctrico• E Distancia punta

de contacto-

Trabajo• F Longitud de Arco

“Stickout” eléctrico

“Stickout” eléctrico

• El “stickout” eléctrico determina el calentamiento por resistencia del electrodo.• Varía el amperaje de soldadura (CV).• Afecta el desempeño del electrodo.• Puede producir discontinuidades.

E70T-1MJ H8E70T-1MJ H8E70T-1MJ H8E70T-1MJ H8Clasificación de electrodos (AWS A5.20-95)

EE Electrodo.

77 Resistencia a la tensión (psi/10, 000).

00 Posición.

TT Tubular.

11 Desempeño y uso.

MM ____Mezcla de gas.

JJ Resistencia al impacto 20 ft/lb @ - 40 oF.

H8H8 Nivel de hidrógeno.

Propiedades mecánicas

Valores mínimos

AWS Resistencia a

la Tensión (ksi)

Límite de Cedencia

(ksi)

% Elongación en 2”

Resistencia al impacto

ft-lbs @ oF

E7XT-1 60 22 20 @ 0

E7XT-2 --- --- ---

E7XT-3 --- --- ---

E7XT-4 60 22 ---

E7XT-5 60 22 20 @ -20

E7XT-6 60 22 20 @ -20

E7XT-7 60 22 ---

E7XT-8 60 22 20 @ -20

E7XT-9 60 22 20 @ -20

E7XT-10 --- --- ---

E7XT-11 60 22 ---

E7XT-12 60 22 20 @ -20

E7XT-G 60 22 ---

E7XT-GS

72

--- --- ---

Desempeño y uso

AWS Corriente de

soldadura Gas de

protección Número

de pasos E7XT-1 DCEP CO2 Múltiples

E7XT-2 DCEP CO2 1 E7XT-3 DCEP --- 1 E7XT-4 DCEP --- Múltiples E7XT-5 DCEP CO2 Múltiples E7XT-6 DCEP --- Múltiples E7XT-7 DCEN --- Múltiples E7XT-8 DCEN --- Múltiples E7XT-9 DCEP CO2 Múltiples

E7XT-10 DCEN --- 1 E7XT-11 DCEN --- Múltiples E7XT-12 DCEP CO2 Múltiples

E7XT-G a a Múltiples E7XT-GS a a 1 a. Información proporcionada por el fabricante

Posiciones y nivel de hidrógeno

• Posiciones.• 0 Plano y horizontal.• 1 Todas posiciones.

• Nivel de hidrógeno.• H4 menos de 4 ml/100 gr.• H8 menos de 8 ml/100 gr.