Tipos de Transferencia (GMAW)

En el proceso GMAW se pueden ver algunos mecanismos de transferencia de metal y se presentan tres tipos de transferencias bsicos que son.

1. TRANSFERENCIA POR CORTOCIRCUITO2. TRANSFERENCIA GLOBULAR3. TRANSFERENCIA POR ASPERSION

El tipo de transferencia esta determinado por varios factores como:

1. Magnitud y tipo de la corriente de soldadura2. Dimetro del electrodo3. Composicin del electrodo4. Extensin del electrodo5. Gas protector

TRANSFERENCIA POR CORTOCIRCUITO

Este tipo de transferencia abarca el intervalo mas bajo de corrientes de soldaduras y de dimetros asociados al proceso GMAW, esta transferencia produce un charco de soldadura pequeo de rpida solidificacin, utilizado generalmente para soldar laminas delgadas y fuera de posicin, el metal se transfiere del electrodo al trabajo durante el periodo en que el electrodo esta en contacto con el charco de soldadura, no se transmite metal a travs del espacio del arco, el electrodo hace contacto con el charco de soldadura a razn de 20 a 200 veces por segundo.

La soldadura MIG por la tcnica de corto circuito se obtiene usando un alambre de bajo calibre de 0.030-in (0.76 mm) hasta 0.045-in (1.1 mm) de dimetro y la operacin se efecta con un arco ms corto (bajo voltaje) y corriente mas baja. El producto final es un cordn de soldadura mas reducido que se enfra ms rpido.

El voltaje del circuito abierto de la fuente de potencia debe ser tan bajo que la gota de metal derretido en la punta del alambre no pueda transferirse hasta que no toque el metal base, los cambios en el tipo de gas protector pueden afectar notablemente el tamao de las gotas y la duracin del cortocircuito adems influye sobre las caractersticas de operacin del arco y penetracin del metal base, el dixido de carbono produce niveles de salpicaduras elevados pero promueve a la penetracin.

Al momento que el alambre toca la soldadura fundida (A), la corriente comienza a incrementarse hasta alcanzar el punto de corto circuito, entonces el metal es transferido, se enciende el arco pero como el alambre es alimentado ms rpido de lo que en realidad se puede fundir, eventualmente el arco es apagado (extinguido) por otro corto circuito.

Para asegurar la buena estabilidad del arco, cuando se usa esta tcnica, debe ser empleada una corriente de soldadura relativamente baja, la tabla a continuacin ilustra los rangos de corriente ptimos para el corto circuito con diferentes dimetros de alambres, estos rangos pueden ser una referencia dependiendo del gas seleccionado.

DIAMETRO DEL ELECTRODO CORRIENTE EN AMPERIOS

IN mm Mnimo Mximo

.030 0.076 50 150.035 0.9 75 175.045 1.1 100 225TRANSFERENCIA GLOBULAR

En tanto que la corriente y el voltaje de soldadura son incrementados por encima del mximo recomendado para la soldadura de arco por la tcnica de corto circuito, el metal transferido comienza a tener una apariencia diferente, esta tcnica es comnmente conocida como transferencia globular. Usualmente las gotas de metal o moltens superan en dimetro al alambre mismo hacindolas tan pesadas que se desprenden cayendo ayudadas por el efecto de la gravedad.

Esta tcnica es muy poco usada por su dependencia de la posicin de piso, ya que depende de la gravedad para completar el efecto de la tcnica, este modo de soldar podra ser errtico en ciertas aplicaciones y presenta muchas veces salpicaduras y los cortos circuitos del alambre son muy comunes, restando tiempo al proceso, no obstante algunos han logrado estabilizar el proceso convirtindolo en una tcnica alternativa en aplicaciones especiales.

En la transferencia globular el proceso ocurre cuando las gotas del metal fundido son lo suficientemente grandes para caer por la influencia de la fuerza de gravedad.

Para alcanzar una transferencia globular lo que hay que hacer es colocar el electrodo al borne positivo y manejar una corriente continua, por el tamao de su gota solo es utl en posicin plana, con un voltaje muy alto probablemente resulte inaceptable por la falta de fusin , insuficiente penetracin y el excesivo refuerzo de la soldadura.

TRANSFERENCIA POR SPRAIT

Elevando los niveles de corriente y voltaje mas all de los limites de la soldadura por corto circuito y la globular, la transferencia del metal se convierte en un arco elctrico que produce un roco de metal (Spray Arc).

La corriente mnima con la cual esto ocurre es llamada "corriente de transicin.

La soldadura por rociado puede producir altos rangos de deposicin de soldadura, esta tcnica de soldadura es generalmente usada para juntar materiales de 3/32 in. (2.4 mm) en adelante, excepto en las aplicaciones sobre aluminio o cobre, la soldadura por rociado esta generalmente restringida para la posicin de piso por el monto de la soldadura fundida liquida que maneja, sin embargo, acero de bajo carbn puede ser soldado en otras posiciones con esta tcnica cuando los cordones de soldadura son ms delgados; Generalmente con alambres de .035 in. (.089) o .045 in. (1.1 mm) de dimetro.

Existe una variacin de la tcnica de rociado conocida como "Soldadura de Arco Rociado Pulsada" tambin conocida como soldadura pulsada. En la soldadura pulsada, la corriente es variada entre los valores bajos y altos, la baja corriente esta por debajo de la corriente de transicin, mientras que el valor alto se mantiene bien dentro de la regin de arco rociado, el metal de aporte es solo transferido al metal base durante el periodo de alta corriente.Usualmente una cantidad de metal rociado llamado "Doplet" es transferida durante cada periodo de corriente alta. El sistema de pulsos (la frecuencia) utilizada en los Estados Unidos es solo 60 o 120 pulsos por segundo.

Dado que el periodo de corriente esta dentro de la regin de arco rociado la estabilidad del arco con esta tcnica es muy similar a la de la soldadura por rociado convencional.. El periodo de baja corriente mantiene el arco y sirve para reducir la corriente promedio, por consiguiente, la tcnica de rociado pulsado producira un arco rociado a un promedio de corriente ms baja de la requerida para el rociado convencional. El promedio bajo hace posible lograr soldaduras en materiales ms delgados, con tcnica de rociado, usando alambres ms gruesos, que en cualquier otro caso seria imposible. La soldadura de arco pulsado puede tambin ser usada en materiales pesados y en posiciones especiales.

La transferencia por spray o aspersin axial se logra teniendo un escudo rico en argon, que a su vez es muy estable y libre de salpicaduras, para esto hay que utilizar una corriente continua con electrodo positivo y un nivel de corriente por encima de un valor critico conocido como corriente de traccin, por debajo de este nivel la transferencia se efecta de forma globular a razn de unas cuantas gotas por segundo. Por encima de la corriente de traccin la transferencia se efecta en gotas muy pequeas que se forman y se sueltan centenares de ellas por segundo, como las gotas son mas pequeas que la longitud de arco no hay cortocircuitos no salpicadura, tiene una caracterstica en particular esta tiene o forma una penetracin de dedo donde el dedo puede ser muy profundo produciendo campos magnticos los cuales deben controlarse para que siempre este situado en el centro del perfil de penetracin de la soldadura esta transferencia puede servir para cualquier metal o aleacin gracias a la caracterstica de su gas inerte el argon, suele ser difcil soldar en laminas delgadas ya que sus corrientes son muy altas y pueden llegar a romperlas en vez de soldarlas, adems produce una tasa alta de deposicin de soldadura donde produce un charco demasiado grande para sostener exclusivamente con la tensin superficial en la posicin vertical o cenital.

VARIABLES ESENCIALES

1. Corriente de soldadura (velocidad de alimentacin del electrodo)2. Polaridad3. Voltaje de arco (longitud de arco)4. Velocidad de recorrido5. Extensin del electrodo6. Orientacin del electrodo7. Posicin de la unin que se va a soldar8. Dimetro del electrodo9. Composicin y tasa de flujo de gas protector

VALORES OPTIMOS

1. El tipo de material base2. La composicin del electrodo3. Posicin en la que se suelda4. Requisitos de calidad

POLARIDAD

El termino polaridad describe la conexin elctrica de la pistola soldadora en relacin con las terminales de una fuente de potencia de corriente continua. Si el cable de la pistola soldadora se conecta a la parte positiva de una fuente de potencia decimos que esta en polaridad positiva o polaridad inversa cuando la pistola soldadora se conecta en la parte negativa de la fuente de potencia decimos que su polaridad es negativa o polaridad Directa. Casi todas las aplicaciones en GMAW se hacen con corriente directa polaridad positiva.

SOLDADURA ULTRASONICA

Una de las nuevas opciones, disponible ya en el mercado de aplicaciones para la industria es la soldadura ultrasnica, la cual resulta atractiva para unir piezas pequeas, pelculas metlicas muy delgadas, cable plano flexible, metales tanto similares como diferentes e incluso plsticos. La soldadura ultrasnica no utiliza productos consumibles, se realiza rpidamente, consume poca energa, no produce gases ni olores nocivos al ambiente y puede ser controlada electrnicamente para asegurar un control de calidad en la lnea de produccin. Cuando se unen materiales por medio de soldadura ultrasnica, a las partes a ser unidas se les aplican simultneamente una fuerza esttica, la cual mantiene en posicin las piezas y facilita la unin, y una fuerza dinmica (vibracin ultrasnica), la cual genera la friccin que produce el calor necesario para soldar los materiales a unir. Este procedimiento es usado en las industrias tantopara unir plsticos como para unir metales.Soldadura ultrasnica de plsticos

La soldadura ultrasnica de plsticos ha sido usada por muchos aos. Cuando se sueldan termoplsticos las vibraciones son introducidas verticalmente. El incremento trmico en el rea de unin es producida por la absorcin de las vibraciones mecnicas de alta frecuencia (20 a 70kHz), la reflexin de las vibraciones en el rea de contacto y la friccin entre las superficies de las partes.En el rea de contraccin, se produce calor por la friccin de tal manera que el material se plastifica localmente, forjando una conexin entre ambas partes en un corto periodo de tiempo. El prerrequisito es que ambas piezas de trabajo tengan un punto de fusin cercano. La calidad de la unin es muy uniforme porque la transferencia de energa y el calor interno liberado permanecen constantes y se limitan al rea de unin. Para obtener un ptimo resultado, las reas a unir son preparadas para hacerlas adecuadas a la unin ultrasnica. La soldadura ultrasnica puede ser utilizada para unir firmemente o embeber partes de metal con o en plstico. Soldadura ultrasnica de metales

Mientras que en la unin ultrasnica de plsticos las vibraciones de alta frecuencia son usadas para incrementar la temperatura y as lograr la plastificacin del material; la unin ultrasnica de metales es un proceso completamente diferente: las vibraciones mecnicas son introducidas horizontalmente, las partes a ser soldadas no son calentadas hasta el punto de fusin, sino que sonconectadas gracias a la aplicacin de presin y vibraciones mecnicas de alta frecuencia.Durante la soldadura ultrasnicade metales, un proceso complejo es iniciado el cual involucra fuerzas estticas, fuerzas cortantes de oscilacin y un moderado incremento de temperatura en el rea a soldar. La magnitud de estos factores depende del grosor de las piezas a unir, de su estructura superficial y de sus propiedades mecnicas. Las piezas de trabajo son localizadas entre una pieza fija, esto es, el yunque y el dispositivo generador de las vibraciones ultrasnicas denominado Sonotrode o horn, el cual oscila horizontalmente a alta frecuencia (usualmente 20, 35 o 40 kHz) durante el proceso de soldado. La frecuencia de oscilacin ms comnmente usada (frecuencia de trabajo) es 20 kHz. Esta frecuencia est sobre el rango audible del odo humano y permite el mejor uso posible de la energa. Para procesos de soldadura en los que se requiere slo una pequea cantidad de energa, puede ser usada una frecuencia de trabajo de 35 o 40 kHz.

El sonotrode y el yunque tienen superficies speras o generalmente superficies fresadas con estras cruzadas para apretar las piezas que se ensamblarn y prevenir deslizamientos indeseables. Se aplica presin esttica perpendicularmente a la interfaz a soldar. Luego se sobrepone la fuerza cortante oscilante de alta frecuencia (ultrasonido). Las fuerzas dentro de los objetos deben mantenerse por debajo del lmite de elasticidad para que las piezas no se deformen. Si las fuerzas sobrepasan un valor de umbral dado, ocurrir una deformacin local en los materiales a unir. Las piezas se compactan ligeramente en la superficie debido a la fuerza de sujecin antes de conectar la energa ultrasnica, el intervalo durante el cual sucede esto se llama tiempo de exprimido. Despus de apagar la energa ultrasnica y aflojar la fuerza de sujecin, se aplica una breve rfaga de la primera para evitar que el ensamble soldado se pegue a la herramienta o al yunque. La soldadura ultrasnica del metal es local y limitada a las fuerzas de corte y al desplazamiento de las capas intermedias. Sin embargo, una fusin no ocurre si la fuerza de presin, la amplitud y el tiempo de la soldadura son ajustados correctamente. Los anlisis microscpicos usando microscopios pticos y electrnicos hacen evidente la recristalizacin, la difusin y otros fenmenos metalrgicos. Sin embargo, no proporcionan ninguna evidencia de fusin (interfaz fundida). El uso de sensores trmicos altamente sensibles en las capas intermedias muestran un aumento inicial de la temperatura con una posterior disminucin constante de la misma.La temperatura mxima obtenida depende de los ajustes que se hagan a los controles del equipo de soldadura. Un aumento en la energa ultrasnica conduce a un aumento de la mxima temperatura posible. Un aumento en la fuerza esttica conduce a un aumento de la temperatura inicial, pero al mismo tiempo limita la posible temperatura mxima. Por lo tanto, el perfil de temperatura puede ser manejado, dentro de ciertos lmites, haciendo los ajustes apropiados en la mquina. La temperatura en la capa intermedia es, por supuesto, tambin una funcin de las caractersticas del material. La regla bsica es que la temperatura obtenida es mayor en los materiales con una conductividad trmica baja, tal como el hierro, y menor para los metales con una conductividad trmica ms alta, tal como el cobre y el aluminio.Las medidas de temperatura efectuadas en diversos materiales, con puntos de fusin que varan ampliamente, han mostrado que la temperatura mxima en la interfase de la soldadura no excede de un 35 a 50% de la temperatura que derrite al metal individual, cuando se han seleccionado los parmetros de la soldadora apropiadamente.Ventajas y limitacionesA continuacin se presentan las principales ventajas y limitaciones de la soldadura ultrasnica:Ventajas: La soldadura ultrasnica permite unir metales diferentes. Los tiempos de ciclo son menores a un segundo. La calidad de la soldadura es alta y uniforme. Las ligas son normalmente ms fuertes que las juntas hechas con soldadura o por resistencia. Necesidad moderada de habilidad y entrenamiento del operador para producir uniones de alta calidad. No requiere de soldadura o fundente. No hay acumulacin de calentamiento, de modo que no se fragilizan las zonas afectadas por el calor. La conductividad elctrica es normalmente superior a la obtenida por conexiones tranzadas o soldadas. Oxidacin o contaminacin superficial no afectan la cantidad de la conexin.Desventajas: La soldadura se restringe a soldadura de solapa. No permite hacer soldaduras de cordn. Solo se pueden soldar piezas con espesores menores a 3 milmetros. Solo se pueden unir superficies planas o con poca curvatura. No es adecuada para partes estaadas. El costo de capital es ms alto que el de la soldadura normal.