Soldadura por arco de metal y gas - GMAW
Por arco de metal y gas - GMAW

Por arco de metal y gas - GMAW

Contenido

Usos y aplicaciones

Soldadura por arco de metal y gas GMAW (Gas Metal Arc Welding)

Proceso térmico semiautomático por fusión que sirve para todos los metales y aleaciones comerciales en todas las posiciones que emplea un arco con velocidad y dirección controlada entre un electrodo continuo de metal de aporte protegido mediante un gas inerte con suministro externo y el metal base, logrando soldaduras largas y sin producir mucha escoria.

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1. Soldadura

La soldadura es un proceso de unión entre metales por la acción de calor, con o sin aportación de material metálico nuevo, dando continuidad a los elementos unidos.

Es necesario suministrar calor hasta que el material de aportación funda y una ambas superficies.

La soldadura es un proceso térmico para unir por coalescencia (fusión) dos o más piezas metálicas, mediante material de aportación que al fundirse forma un charco entre las piezas y al enfriarse se convierte en una unión fija llamada cordón.

Se requieren distintas fuentes de potencia para satisfacer las exigencias eléctricas de los diversos procesos de soldadura por arco. Éste tipo de fuente se utilizan para procesos de soldadura por arco de metal protegido (SMAW), arco de metal y gas (GMAW), arco con núcleo de fundente (FCAW), arco de tungsteno y gas (GTAW), arco sumergido (SAW), electroescoria (ESW), electrogas (EGW), arco de plasma (PAW) y soldadura de pernos por arco (ASW).

2. Clasificación de la soldadura

En términos generales se distinguen los siguientes tipos de soldadura.

Soldadura heterogénea. Se efectúa entre materiales de distinta naturaleza, con o sin aporte de material; o entre metales iguales, pero con distinto material de aportación.

Soldadura homogénea. Los metales que se sueldan y el material de aportación, si lo hay, son de la misma naturaleza.

Soldadura autógena. Aquella que se realiza sin material de aportación, de manera que se unen dos piezas de igual naturaleza por medio de fusión de los mismos, que al enfriarse forman un todo.

3. Diseño y preparación de uniones

Las uniones soldadas se diseñan teniendo en cuenta en primer término la resistencia mecánica y la seguridad que la pieza debe ofrecer en las condiciones de servicio a las que se someterá.

Siempre se debe considerar la forma en que se aplicarán los esfuerzos de servicio y la temperatura a la que se expondrá la pieza soldada.

Una unión que soportará una carga dinámica (fuerzas que se producen por el movimiento) puede ser muy distinta de otra permitida bajo carga estática.

La carga dinámica exige considerar la resistencia a la fatiga y a la fractura friable (quebradizo). Esto obliga a diseñar las uniones de modo que se reduzcan o se eliminen los puntos de concentración de esfuerzos. El diseño también debe equilibrar los esfuerzos residuales y lograr un nivel de estos esfuerzos lo más bajo posible.

Además de los requerimientos de servicio, las uniones soldadas deben diseñarse de modo que sean económicas y accesibles para el soldador durante la fabricación. La accesibilidad de las uniones puede mejorar la capacidad del soldador para satisfacer los requisitos de hechura y calidad deseado.

Las geometrías típicas de uniones de soldadura se realizan por biselado para crear un chaflán

4. Tipos de chaflán

En muchas aplicaciones es necesario que los bordes de las piezas tengan chaflán a fin de asegurar que las dimensiones y el ajuste sean correctos, además de poder utilizar técnicas de soldadura apropiadas según la aplicación.

La principal función de los bordes biselados es producir soldadura más robusta en las uniones para que puedan soportar el peso masivo y las cargas de máquinas y estructuras.

Los sistemas actuales de soldadura permiten preparaciones de bordes más sencillos, para espesores delgados menores de 6 mm puede no ser necesario algún tipo de preparación. Para espesores mayores de 6 mm es de vital importancia realizar la preparación de bordes para la posterior unión por soldadura.

La preparación de bordes consiste en crear un chaflán en las uniones a soldar.

En general, la preparación de bordes se agrupan en cuatro tipos de chaflán identificados por las letras: V, K, X, Y.

Donde los tipo “V” e “Y”, presentan la misma forma geométrica según su tipo pero con posición contraria, es decir, son el mismo diseño de borde pero con posición invertida (pieza girada 180°).

El ángulo de inclinación de corte para bisel varia dentro del rango de 15° – 50°.

Tipos de chaflán
Tipo Forma Vista Tipo Forma Vista
VDS
Bisel simple
VAS
Bisel simple
YDS
Bisel y talón
YAS
Bisel y talón
X
Doble bisel
K
Doble bisel y talón

El chaflán en corte recto es la aplicación más utilizada para la preparación de bordes de unión por soldadura, sin embargo también se puede realizar un redondeo de bordes.

Chaflán
S Espesor del material
h Altura de talón
hs Altura de bisel
ls Longitud de bisel
b Anchura de bisel
B Ángulo de bisel

5. Soldadura GMAW

La soldadura por arco de metal y gas GMAW (Gas Metal Arc Welding) se ha convertido en uno de los principales métodos gracias a que incrementa la productividad, mejora la presentación de los cordones de soldadura, produce menos escoria y cumple con las medidas de protección ambiental.

Fig. Soldadura por arco de metal y gas GMAW.

Es una técnica para unir dos o más piezas metálicas mediante fusión por calor, generada por un arco eléctrico entre un electrodo continuo de metal de aporte, el charco de soldadura y el metal base, protegido de la contaminación ambiental con gas suministrado externamente y sin aplicación de presión.

Este proceso puede emplear tanto gases inertes (MIG, metal inert gas) como reactivos (MAG, metal active gas). Los gases inertes (MIG) utilizados como protección pueden ser argón (Ar), helio (He) o una mezcla de ambos (Ar-He); los gases activos (MAG) son mezclas con base en dióxido de carbono (CO2). En ambos casos, el electrodo se funde para rellenar la unión.

Gracias a esto, se ha vuelto un proceso versátil que permite soldar desde los espesores más delgados hasta los más gruesos; el sistema MIG se emplea para unir piezas delgadas de aluminio, cobre, magnesio, acero inoxidable y titanio, mientras que el sistema MAG es ideal para la mayoría de de aceros y hierros al carbono y bajo carbono, en todas las dimensiones.

Puede operar en modalidades mecanizada, semiautomática, o automática. Todos los metales comerciales, como el acero al carbono, el acero de baja aleación de alta resistencia mecánica, el acero inoxidable, el aluminio, el cobre, el titanio y las aleaciones de níquel se pueden soldar en cualquier posición con este proceso eligiendo el gas protector, electrodo y variables de soldadura apropiados.

6. Proceso de soldadura GMAW

El proceso GMAW se basa en la alimentación automática de un electrodo continuo consumible que se protege mediante un gas de procedencia externa. Una vez que el operador ha hecho los ajustes iniciales, el equipo puede regular automáticamente las características eléctricas del arco.

Por lo tanto, los únicos controles manuales que el operador requiere para la operación semiautomática son los de velocidad, dirección del desplazamiento y posicionamiento de la pistola soldadora.

Electrodo consumible
Soldadura GMAW

La pistola soldadora guía el electrodo consumible y conduce la corriente eléctrica y el gas protector al área de trabajo, de modo que proporciona la energía para establecer y mantener el arco y fundir el electrodo, además de la protección necesaria contra la atmósfera del entorno.

Con la combinación de potencial constante/ alimentación de alambre constante, los cambios en la posición de la pistola soldadora originan un cambio en la corriente de soldadura que coincide exactamente con el cambio de la extensión del electrodo, de modo que la longitud del arco no se modifica. Si se modifica la extensión del electrodo al retirar la pistola soldadora, la salida de corriente de la fuente de potencia se reduce, con lo que se mantiene el mismo calentamiento por resistencia del electrodo.

7. Aplicaciones

Los usos del proceso GMAW están regidos por sus ventajas: es el único proceso de electrodo consumible que puede servir para soldar todos los metales y aleaciones; no tiene restricción de tamaño de electrodo; puede soldarse en todas las posiciones; alta tasa de deposición; altas velocidades de soldadura; soldaduras largas; mayor penetración; casi no se requiere de limpieza después de la soldadura. La soldadura GMAW junto con la soldadura RSW son procesos aptos para la automatización robótica.

Empleado en la industria, fabricación ingeniería de ensambles en uniones traslapadas de acero al carbono, aluminio, magnesio, acero inoxidable y aleaciones que contengan cobre. Ampliamente utilizada en la industria automotriz y de transporte, unión de láminas, placas y perfiles, ductos, tubería, incluso en acero más duros como los empleados en los marcos de bicicletas.