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Soldadura TIG - Fundamentos



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Soldadura TIG
Apuntes enviados por:
Arturo Bastías, Chile
Ingeniería Ejecución Industrial
Facultad de Ingeniería
Universidad Tecnológica Metropolitana UTEM
Sistema TIG
Descripción del proceso:
En nuestros días las exigencias tecnológicas en cuanto a calidad y confiabilidad de las uniones
soldadas, obligan a adoptar nuevos sistemas, destacando entre ellos la soldadura al arco por electrodos
de tungsteno y protección gaseosa (TIG).
El sistema TIG es un sistema de soldadura al arco con protección gaseosa que utiliza el intenso
calor del arco eléctrico, generado entre un electrodo de tungsteno no consumible y la pieza a soldar,
donde puede utilizarse o no metal de aporte.
Se utiliza un gas de protección cuyo objetivo es desplazar el aire, para eliminar la posibilidad de
contaminación de la soldadura por él oxigeno y nitrógeno presente en la atmósfera.
Como gas protector se puede emplear argón o helio o una mezcla de ambos.
La característica más importante que ofrece este sistema es entregar alta calidad de soldadura en
todos los metales, incluyendo aquellos difíciles de soldar, como también para soldar metales de
espesores delgados y para depositar cordones de raíz en unión de cañerías.
Las soldaduras hechas con sistema TIG son más fuertes, más resistentes a la corrosión y más
dúctiles que las realizadas con electrodos convencionales.
Cuando se necesita alta calidad y mayores requerimientos de terminación, se hace necesario
utilizar el sistema TIG para lograr soldaduras homogéneas, de buena apariencia y con un acabado
completamente liso.
Aplicaciones del sistema TIG
Este sistema TIG puede ser aplicado casi a cualquier tipo de metal, como: aluminio, acero
dulce, inoxidable, fierro, fundiciones, cobre, níquel, manganeso, etc. 
  
Es especialmente apto para unión de metales de espesores delgados desde de 0.5 mm, debido al
control preciso del calor del arco y la facilidad de aplicación con o sin metal de aporte. Ej. : tuberías,
estanques, ETC. 
  
Se utiliza en unión de espesores mayores, cuando se requiere de calidad y buena terminación de
la soldadura. 
  
Se puede utilizar para aplicaciones de recubrimiento duros de superficie y para realizar
cordones de raíz en cañerías de acero al carbono. 
  
En soldadura por arco pulsado, suministra mayor control del calor generado por arco con piezas
de espesores muy delgados y soldaduras en posición. 
  
Para soldadura de cañería, es ventajosa la combinación: 
Cordón de raíz: TIG 
Resto de pases MIG o arco manual. 
 
Características y ventajas del sistema TIG
No se requiere de fúndente, y no hay necesidad de limpieza posterior en la soldadura. 
No hay salpicadura, chispas ni emanaciones, al circular metal de aporte a través del arco 
Brinda soldadura de alta calidad en todas las posiciones, sin distorsión. 
Al igual que todos los sistemas de soldadura con protección gaseosa, el área de soldadura es
visibles claramente. 
El sistema puede ser automatizado, controlado mecánicamente la pistola y/o el metal de aporte. 
 
Generadores de Soldadura
Para el soldeo por el procedimiento TIG puede utilizarse cualquier grupo convencional, de
corriente continua o de corriente alterna, de los que se emplean se emplean en la soldadura por arco,
con electrodos revestidos. Sin embargo, es importante que permita un buen control de la corriente en el
campo de las pequeñas intensidades. Esto es necesario con vistas a conseguir una buena estabilidad del
arco incluso a bajas intensidades. Esto es necesario con vistas a conseguir una buena estabilidad del
arco, incluso a bajas intensidades, lo que resulta especialmente interesante en la soldadura de espesores
finos.
Cuando se utilice un grupo de corriente continua que no cumpla esta condición, es
recomendable conectar una resistencia en el cable de masa, entre el generador y la pieza. Esta solución
permite conseguir arco estable, incluso a muy bajas intensidades.
En cuanto a las máquinas de corriente alterna (transformadores), deben equiparse con un
generador de alta frecuencia. A este respecto, hay que recordar que en la soldadura de corriente alterna
el sentido de circulación de la corriente está cambiando continuamente.
En cada inversión nos encontraremos con un pequeño período de tiempo en el que no circula
corriente. Esto produce inestabilidades en el arco, e incluso puede provocar una extinción. Cuando se
acopla un generador de alta frecuencia, circula una corriente más uniforme y se estabiliza el arco.
Tanto la resistencia, para los generadores de corriente continua, como el generador de alta
frecuencia, para los transformadores pueden obtenerse fácilmente, en la mayoría de las casas
suministradoras de material de soldadura. Válvulas y otros instrumentos de control para soldadura
semiautomática o automática, también se suministran por separado. Estos dispositivos pueden
acoplarse a los <<grupos>> para controlar la circulación del gas de protección y del agua de
refrigeración.
También se encuentran generadores especialmente diseñados para soldadura Tig, equipados con
todos estos accesorios. La mayor parte de estas máquinas pueden suministrar tanto corriente continua,
como alterna. La elección del tipo de generador más adecuado depende de las características del metal
a soldar. Algunos metales se sueldan más fácilmente, con corriente alterna, mientras que otros, para
conseguir buenos resultados, exigen el soldeo con corriente continua.
Con vistas a entender los efectos de ambos tipos de corriente, en el apartado siguiente se estudia
su comportamiento, así como su influencia en el proceso de soldeo.
Corriente continua y polaridad inversa
Cuando se trabaja con corriente continua, el circuito de soldadura puede alimentarse, con
polaridad directa, o con polaridad inversa, la circulación de electrones se produce desde la pieza
hacia el electrodo, originando un fuerte calentamiento de este último. El intenso calor generado
en el electrodo tiende a fundir el extremo del mismo y puede producir la contaminación del
cordón de soldadura, con polaridad inversa, requiere el empleo de electrodos de mayor diámetro
que lo utilizados con polaridad directa a la misma intensidad. Por ejemplo, un electrodo de
tungsteno de 1.5 mm de diámetro, puede soportar una corriente de unos 125 A, cuando se
trabaja con polaridad directa. Con el mismo electrodo y la misma intensidad de corriente, pero
con polaridad inversa, el extremo del electrodo entraría rápidamente en fusión del electrodo,
sepia necesario recurrir a un diámetro de unos 6 mm, por lo menos.
La polaridad también afecta a la forma del cordón. Concretamente, la polaridad directa
de lugar a cordones estrechos y de buena penetración. Por el contrario, la polaridad inversa
produce cordones anchos y pocos penetrados.
Por estas razones, la corriente continua con polaridad inversa no se utiliza nunca en el
procedimiento TIG. Como excepción, se utiliza ocasionalmente en el soldeo de aluminio o
magnesio. En estos metales se forma una pesada película de óxido, que se elimina fácilmente
cuando los electrones fluyen desde la pieza hacia el electrodo (polaridad inversa). Esta acción
de limpieza del óxido no se verifica cuando se trabaja e polaridad inversa. Este tipo de acción
limpiadora, necesaria en el soldeo del aluminio y del magnesio, no se precisa en otros tipos de
metales y aleaciones. La limpieza del óxido se atribuye a los iones de gas, cargados
positivamente, que son atraídos con fuerza hacia la pieza, tienen suficiente energía para romper
la película de óxido y limpiar el baño de fusión.
En general, la corriente alterna es la que permite obtener mejores resultados en la
soldadura del aluminio y del magnesio.
Corriente continua y polaridad directa
En general, es la que permite obtener mejores resultados, por lo tanto se emplea en la
soldadura TIG de la mayoría de metales y aleaciones.
Puesto que la mayor concentración de calor se consigue en la pieza, el proceso de soldeo
es más rápido, hay menos deformación del metal base y el baño de fusión es mas estrecho y
profundo que cuando se suelda con polaridad inversa. Además, como la mayor parte del calor se
genera en el baño de fusión, puede utilizarse electrodos de menor diámetro.
Corriente Alterna
La corriente alterna viene a ser una combinación de corriente continua, con polaridad
directa y corriente continua con polaridad inversa. Durante medio ciclo se comporta como una
corriente continua de una determinada polaridad, y el semi-ciclo restante esta polaridad se
invierte.
En la práctica, la suciedad y los óxidos que se puedan acumular sobre la pieza, junto con
el bajo poder de la misma (está relativamente fría), dificultan la circulación de la corriente
durante el semiciclo de polaridad inversa (fenómeno de rectificación). Cuando la rectificación
es total, la onda de la corriente alterna toma la forma de una línea que va de polo negativo a
positivo.
Este fenómeno de rectificación, que va a ser parcial o total, provoca la inestabilidad del
arco, e incluso puede llegar a extinguirlo. Para evitar los inconvenientes de la rectificación y
estabilizar el arco, los grupos de corriente alterna para soldadura TIG están dotados de un
generador de alta frecuencia. La corriente de elevada frecuencia. La corriente de elevada
frecuencia, suministrada por este generador, salta fácilmente entre el electrodo y la pieza,
rompiendo la película de óxido y abriendo paso para la corriente principal.
El portaelectrodos
Tienen la misión de conducir la corriente y el gas de protección hasta la zona de soldeo. Puede
ser de refrigeración natural (por aire) o de refrigeración forzada (mediante circulación de agua). Los
primeros se emplean en la soldadura de espesores finos, que no requieren grandes intensidades, y los de
refrigeración forzada se recomienda para trabajos que exijan intensidades superiores a los 200
amperios. En estos casos, la circulación del agua por el interior del porta-electrodos evita el
sobrecalentamiento del mismo. 
El electrodo de tungsteno, que transporta la corriente hasta la zona de soldeo, se sujeta
rígidamente mediante una pinza alojada en el cuerpo del porta-electrodos. Cada porta-electrodos
dispone de un juego de pinzas, de distintos tamaños, que permiten la sujeción de electrodos de
diferentes diámetros. El gas de protección llega hasta la zona de soldadura a través de la boquilla de
material cerámico, sujeta en la cabeza del porta-electrodos. La boquilla tiene la misión de dirigir y
distribuir el gas protector sobre la zona de soldadura. A fin de acomodarse a distintas exigencias de
consumo cada porta-electrodos va equipados con un juego de boquillas de diferentes diámetros. Con
vistas a eliminar turbulencias en el chorro de gas, que podrían absorber aire y contaminar la soldadura,
algunos porta-electrodos van provistos de un dispositivo consistente en una serie de mallas de acero
inoxidable, que se introduce en la boquilla, rodeando al electrodo.
Actuando sobre el interruptor de control situado en el porta-electrodos, se inicia la circulación
de gas y de corriente. En algunos equipos la activación de los circuitos de gas y de corriente se realiza
mediante un pedal. Este segundo sistema presenta la ventaja de que permite un control más riguroso de
la corriente de soldeo cuando nos aproximamos al final del cordón. Decreciendo gradualmente la
intensidad de la corriente, disminuye el cráter que se forma al solidificar el baño y hay menos peligro
de que la parte final de la soldadura quede sin la protección gaseosa adecuada.
Las boquillas para gas se eligen de acuerdo con el tipo y tamaño del porta-electrodo, y en
función del diámetro del electrodo. La siguiente tabla puede servir de orientación, aunque, en general,
es conveniente seguir las recomendaciones de los fabricantes.
Electrodo de Tungsteno
Diámetro (mm)
Boquilla
1.5
6-10
2.5
10 – 12
3
12 – 14
5
14 – 20
ELECTRODOS
Los diámetros más utilizados son los de 1.5 - 2.5 y 3 mm. Pueden ser de tungsteno puro, o de
tungsteno aleado. Estos últimos suelen tener un uno o un dos por ciento de torio, o de circonio. La
adición de torio aumenta la capacidad de corriente del electrodo, así como su poder de emisión
electrónica. Además, para una intensidad dada, mantiene más frío el extremo del electrodo; facilita el
cebado del arco; permite mantener un arco más estable y disminuye el riesgo de contaminación del
electrodo ante un eventual contacto con la pieza.
Trabajando a la misma intensidad, los electrodos con el 2% de torio conservan la forma
puntiaguda del extremo durante más tiempo que los de 1% de torio. Los electrodos más ricos en torio
se utiliza con mucha frecuencia en la soldadura de uniones criticas, en la industrias aeronáutica y
espacial. Sin embargo, apenas presentan ventajas sobre los menos toriados, en la soldadura de la
mayoría de los aceros.
Además de los mencionados, existen los electrodos con sector de torio, los cuales combinan las
ventajas de los de tungsteno puro y llevan, en toda su longitud, un sector altamente aleado en torio.
La selección del diámetro del electrodo se realiza en la función de la intensidad necesaria y del
tipo de corriente a utilizar. Cuando se trabaja en polaridad inversa, se necesitan diámetros mayores en
la polaridad directa.
Afilado del electrodo. Para obtener buenos resultados en la soldadura deben utilizarse un
electrodo afilado correctamente. En general, suelen afilarse en punta, para el soldeo de la corriente
continua; y en forma semiesférica, para soldar con corriente alterna.
También es importante que el electrodo esté bien recto, pues en caso contrario, el chorro de gas
protector y el arco no serían concéntricos.
Electrodos para sistema TIG 
Los electrodos para sistema TIG están fabricados con tungsteno o aleaciones de tungsteno, lo
que lo hace prácticamente no consumible, ya que su punto de fusiones es de sobre los 3.800º C.
Su identificación se realiza por el color de su extremo 
Tipos de electrodo
Identificación
AWS
 
Electrodo de tungsteno puro Punto verde EWP 
Electrodo de tungsteno - torio(1 % Th)  Punto amarillo EWTh - 1 
Electrodo de tungsteno - torio(2 % Th) Punto rojo  EWTh - 2 
Electrodo de tungsteno - circonio  Punto café  EW Zr 
Diámetros mas utilizados : 1.6 mm (1/16"), 2.4mm (3/32"). 3.2 mm (1/8"): largo estándar: 3"y7".
La adición de 2% de torio permite una mayor capacidad de corriente, mejor iniciación y estabilidad del
arco 
Cuadro de selección de electrodos 
Material
Tipo de corriente
Penetración
Gas
Electrodo
 
Aluminio CAAF media argón W 
Acero inox. CCEN alta argón W - Th 
Acero dulce CCEN alta Argón o helio W - Th 
Cobre  CCEN alta Argón o helio W - Th 
Níquel CCEN alta argón E -Th 
Manganeso CAAF media argón W 
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