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Soldadura MIG - Fundamentos



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Soldadura MIG
Apuntes enviados por:
Arturo Bastías, Chile
Ingeniería Ejecución Industrial
Facultad de Ingeniería
Universidad Tecnológica Metropolitana UTEM
Sistema MIG
Metal Inerte Gas
Este sistema esta definido por la AWS como un proceso de soldadura al arco, donde la fusión se
produce por calentamiento con un arco entre un electrodo de metal de aporte continuo y la pieza, donde
la protección del arco se obtiene de un gas suministrado en forma externa, el cual protege de la
contaminación atmosférica y ayuda a estabilizar el arco.
El proceso MIG/MAG 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. La
protección se obtiene a través de un gas, que es suministrado en forma externa.
El proceso puede ser:
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 maquina 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.
 
La porosidad
Dentro de los defectos típicos a saber, se encuentra la porosidad. Esta se debe en general, a
deficiente protección gaseosa (exceso y/o insuficiencia) durante la operación de soldadura. El gas tiene
por misión proteger el electrodo de alambre en fase de fusión y el baño de soldadura, del acceso de
aire.
Rodillos de arrastre inadecuados 
Los rodillos de arrastre son elementos de la unidad de alimentación de alambre. El caso más
simple del sistema es aquel que lleva un solo rodillo de arrastre y otro de apoyo presionado por un
resorte regable contra el primero.
El rodillo de arrastre presenta una ranura en la que se encaja el alambre. La ranura puede tener
una sección semicircular y estar provistas de estrías, Así el arrastre es excelente, pero las estrías,
muerden el alambre desprendiendo el recubrimiento de cobre como polvo metálico y viruta de acero
que penetra e todos los elementos de la unidad de alimentación (devanadora, tubo guía del alambre,
etc.). Por otro lado, las estrías o marcas producidas en el alambre actúan como una lima sobre las
paredes internas del tubo de contacto o boquilla, acelerando el desgaste. Por esta razón se prefiere
adoptar el perfil triangular (rodillo en "V"). 
Las distintas posibilidades de arrastre que se presentan con este tipo de perfil son:
1.
Si el diámetro del alambre es mayor que el ancho del perfil entonces el alambre será mordido y
se desprenderá cobre y viruta de acero. 
2.
Si el diámetro del alambre es igual al ancho del perfil o ligeramente inferior y la presión de
rodillos no es excesiva, entonces habrá un buen arrastre. 
3.
Si el diámetro del alambre es inferior al ancho del perfil entonces no habrá arrastre, sino
resbalamiento. 
4.
Si la presión en rodillos es alta, el, alambre será deformado, y se produce desprendimiento de
cobre. El perfil que presentara el alambre no será circular. 
5.
Si la presión de rodillos es baja, no se producirá arrastre, sino resbalamiento. 
El inconveniente del perfil triangular (rodillo en "V") es el exceso de presión que deforma el
alambre.
Una solución a esto ultimo es la utilización de dos pares de rodillos para no ejercer toda la presión,
sobre un mismo punto del alambre.
SISTEMA MIG PULSADO SINÉRGICO
Los procesos semiautomáticos de soldadura, son los que han tenido el mayor desarrollo en la
última década, debido a la necesidad de aumentar el producto final y reducir costos.
Sin embargo, a pesar de la evolución lograda, aún existen soldaduras que no es posible realizar
satisfactoriamente con este sistema, tal como la soldadura en toda posición de aceros inoxidables y
aluminios.
Para solucionar estos inconvenientes, KEMPPI, uno de los mayores fabricantes de equipos para
soldar en el mundo, desarrolló un sistema que revolucionó a la soldadura moderna, llamado el sistema
<<<MIG Pulsado Sinérgico>>>.
Estudios sobre la formación y transferencia de las gotas de metal en el proceso de la soldadura,
han entregado información valiosa, sobre el calor necesario para fundir el alambre para soldar, así
como sobre el efecto del gas protector en la transferencia del alambre en el baño de soldadura. En base
a estos resultados, el instituto de soldaduras Inglés desarrolló un nuevo proceso denominado MIG
Pulsado Sinérgico, que utiliza mezcla de gases para soldar aluminio, acero inoxidable y acero al
carbono.
Hasta ahora las fuentes de poder utilizadas en el MIG Pulsado Sinérgico, fueron equipos
especiales, fabricados para laboratorios de soldadura a un alto costo. Sin embargo, con el avance de las
técnicas de circuitos de estado sólido y de microprocesador, fue posible desarrollar una fuente de poder
para MIG Pulsado Sinérgico, basada en la técnica del ciclo convertidor de frecuencia; el resultado es de
PS 5000, del Multisistema INDURA / KEMPPI. Este equipo de fácil manejo, puede ser operado en
forma eficiente por personas no especializadas en soldadura. 
Las transferencias metálicas
La transferencia Spray:
El metal es transportado a alta velocidad en partículas muy finas a través del arco. La fuerza
electromagnética es bastante fuerte para expulsar las gotas desde la punta del electrodo en forma lineal
con el eje del electrodo, sin importar la dirección a la cual el electrodo esta apuntado. Se tiene
transferencia spray al soldar con argón, acero inoxidable y metales no ferrosos como el aluminio.
Transferencia Globular:
El metal se transfiere en gotas de gran tamaño, la reparación de las gotas ocurre cuando el peso
de estas excede la tensión superficial que tiende a sujetarlos en la punta del electrodo.
La fuerza electromagnética que actuaría en una dirección para reparar la gota es pequeña con
relación a la fuerza de gravedad en el rango de transferencia globular ( sobre los 250 Amp. ).
La transferencia globular se obtiene a soldar acero dulce en espesores mayores a 1/2" ( 12.7 mm
) en que se requiere gran penetración.
Transferencia de corto circuito:
MIG - S
La sociedad americana de soldadura define el proceso MIG - S como "Una variación del
proceso de soldadura al arco con electrodo metálico y gas en el electrodo consumible es depositado
mediante corto - circuitos repetidos"
El electrodo es alimentado a una velocidad constante, con un promedio que excede la velocidad
de fusión. Cuando entra en contacto con el baño fundido se produce un corto circuito, durante el cual
no existe arco. Luego la corriente comienza a elevarse y calienta el alambre hasta un estado plástico. Al
mismo tiempo, el alambre comienza a deformarse o angostarse debido al efecto constrictor
electromagnético.
Debido a que no hay un arco establecido durante el corto circuito, el aporte total de calor es
bajo, y la profundidad de calor es bajo, y la profundidad de calor también; por lo tanto, debe haber
sumo cuidado al seleccionar el procedimiento y técnica de soldadura que aseguren una función
completa cuando se esté soldando un metal grueso. Debido a sus características de bajo aporte de calor,
el proceso produce pequeñas zonas de soldadura fundida de enfriamiento rápido que lo hacen ideal para
soldar en todas posiciones.
La transferencia de corto circuito es también especialmente adaptable a la soldadura de láminas
metálicas con un mínimo de distorsión y para llenar vacíos o partes más ajustadas con una tendencia
menor al sobrecalentamiento de la parte que se está soldando.
Mig pulsado (MIG - P)
En esta variación, la fuente de energía entrega dos niveles de salida: Un nivel de fondo
constante, muy bajo en magnitud como para producir la transferencia, pero capaz de mantener un arco;
y un nivel pulsado de alta intensidad que produce la fusión de las gotas del electrodo, que son luego
transferidas a través del arco. Este pulso de salida (peak) se da en intervalos regulares controlados. La
corriente puede tener ciclos entre un valor alto y bajo hasta varios cientos del ciclo, por segundo. El
resultado neto es la producción de arco spray con niveles de corriente promedio mucho más bajos que
la corriente de transición necesaria para un diámetro y tipo de electrodo determinados.
En la soldadura spray pulsada el gas de protección debe ser capaz de soportar la transferencia
spray. El metal es transferido a la pieza a ser soldada sólo durante el pulso de alta corriente. Lo ideal es
que una gota sea transferida por cada pulso. El nivel bajo de corriente promedio resultante permite la
soldadura de metales base menores de 1/8" pulgada de espesor (3 mm) con una transferencia de metal
del tipo spray. La soldadura spray pulsada se puede utilizar para soldar en todas las posiciones. 
Transferencia de metal con alta densidad de corriente
La transferencia de metal con una alta densidad de corriente es el nombre que se da al sistema
MIG con características especificas creadas con una combinación única de velocidad de alimentación
del alambre, extensión del alambre y gas de protección. Las velocidades de depositación del metal
fluctúan entre 4.5 y 25 kg./hr., cuyo límite superior en la práctica es de 18 kg./hora. Este rango fluctúa
entre 3.6 y 5.4 kg./hr para la mayoría de los sistema MIG spray pulsados.
La características del arco de alta densidad de transferencia de metal se pueden dividir además
en transferencia spray rotacional y transferencia spray no-rotacional.
EQUIPO PARA LA SOLDADURA MIG
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.
En la soldadura MIG, el calor se general por la circulación de corriente a través del arco, que se
establece entre el extremo del hilo electrodo y la pieza. La tensión del arco varía con la longitud del
mismo. Para conseguir una soldadura uniforme, tanto la tensión como la longitud del arco deben
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