En forma muy general, en función a los procesos de aplicación de soldadura con gas de protección, comentamos dos procesos que son los más populares.
Uno, que consiste en aporte de la soldadura mediante un alambre continuo y otro mediante utilización de una varilla de tungsteno incandescente y con aporte o no de soldadura adicional al metal base.
Los implementos necesarios para la aplicación son básicamente las pistolas semi automáticas para el primer caso, (MIG) y para el segundo, las antorchas para soldar (TIG). En este artículo nos centraremos en presentar generalidades de las antorchas para soldadura por proceso TIG. (Tungsten Inert Gas)
A continuación, mencionamos generalidades de lo relacionado con las antorchas para soldaduras TIG, desde su estructura, los consumibles que ocupa, cómo seleccionarlas, y las variantes en función a diversos requerimientos de amperaje, tipo y espesor del metal base, temperaturas en la aplicación para evitar la distorsión, y muchos otros factores.
¿Qué es una antorcha de soldadura?
La antorcha en el proceso TIG, es el implemento que se utiliza para aplicación de la soldadura por medio de crear un arco eléctrico entre el metal base y una varilla de tungsteno que por su alta resistencia a la temperatura se mantiene incandescente durante el proceso de fusión ya sea del mismo metal base y en su caso también del metal de aporte. El proceso requiere la aplicación de un gas inerte de protección contra la oxidación siendo el mejor utilizado el gas argón.
La varilla de tungsteno se sujeta a la antorcha mediante una mordaza y una porta mordaza. Adicionalmente se coloca una boquilla generalmente de cerámica por su resistencia a las altas temperaturas y para dirigir el gas protector al punto de fusión. Actualmente esta siendo cada vez mas popular el uso de boquillas de cuarzo las cuales a parte de proveer gran resistencia a las altas temperaturas, y durabilidad, ayudan a una adecuada protección del gas, pero al mismo tiempo, al ser transparentes ayudan a una mucho mejor visualización del arco eléctrico garantizando así un mejor resultado de la aplicación y con ello mas calidad y reducción de costos por re trabajos.
Resumiendo ¿Qué incluyen las antorchas de soldadura?
Las antorchas de soldadura incluyen:
- Cabeza (que incluye el cuello que puede ser fijo o flexible)
- Tapa larga o corta para sujeción del tungsteno
- aislante
- Mordaza
- Porta Mordaza
- Boquilla de cerámica o
- Gas lens (opcional)
- Cable de conexión eléctrica a la máquina soldadora
- Manguera conductora de gas
Es importante tener en cuenta qué a la hora de seleccionar este tipo de antorchas, hay que prestar atención a los rangos de amperaje requerido de aplicación ya que existen diferentes tipos en función a la adecuada conducción de amperaje y resistencia a la temperatura.
Selección de la antorcha para soldar por proceso TIG:
Primariamente la selección adecuada de una antorcha para proceso TIG se basa principalmente en establecer la correcta relación entre el rango de capacidad amperaje de la fuente de poder y de la misma antorcha para obtener el resultado adecuado de rendimiento y efectividad que se espera en el proceso.
Una vez comentado la relación de amperaje entre la fuente de poder y la antorcha, el tipo de antorcha debe elegirse por el tipo de aplicación requerido en función al tipo de metal base, su espesor y requerimiento de aplicación.
Existen antorchas que se llaman enfriadas por aire, es decir la resistencia a altas temperaturas no requieren de elementos adicionales para mantener la antorcha en buen funcionamiento sin sobre calentarse.
Para altas temperaturas, derivadas del uso de altos amperajes, y los cuales son requeridos para fundir mayores espesores del metal base, existen antorchas diseñadas con un sistema de enfriamiento, mediante conducción de agua en una manguera ajustada a la antorcha y por la cual recircula agua que parte de un tanque de agua que se coloca junto a la fuente de poder, y recircula a lo largo de la antorcha manteniéndola a una temperatura adecuada al trabajo y manejo de la misma antorcha.
Otros elementos que hay que seleccionar junto con la antorcha, van de acuerdo al trabajo de aplicación a llevarse a cabo:
#1: La copa cerámica
Para elegir la copa hay que considerar diversos factores, entre ellos el amperaje de soldadura. Si se trata de una soldadura de amperaje, igual o debajo de 250 amperes ( se podría decir que del 90% a 95% de las aplicaciones con proceso TIG son a 250 amperes o menor ) lo mejor es elegir copas de óxido de alúmina. Y para un mejor desempeño y mayor vida útil, conviene los modelos con contenido de alúmina mayor a 95%.
Para aplicaciones de mayor amperaje están como opción las copas de nitrato de silicio, que son las más costosas, y son las de mayor rendimiento. Estas resisten el calor y el agrietamiento en soldadura de alto amperaje y de mayor ciclo de trabajo.
Las copas de nitrato de silicio duran más, y son ideales para soldadura TIG de precisión, se caracterizan por ofrecer consistencia y durabilidad, lo que garantiza soldaduras de calidad.
#2: Mordaza y porta mordaza
La correcta y conveniente elección de una antorcha de soldadura TIG, también depende de la selección de la mordaza y porta mordaza.
Hay que seleccionar las de cobre de buena calidad estándar para una mejor conducción y sujeción del tungsteno.
#3: Tapas
Al respecto, lo mejor es seleccionar una tapa con componentes que se ajusten a las exigencias de amperaje de la aplicación.
Hay tres longitudes de capuchones: corta, mediana y larga. Todas tienen un desempeño similar, pero difieren según la aplicación. Y todas están disponibles para antorchas con sistema de refrigeración por aire o por agua.
Solo hay que tener en cuenta que los capuchones cortos ayudan a soldar en áreas restringidas, y requieren tungsteno no estándar, que puede ser más costoso y más difícil de encontrar.
Cuando se trata de un acceso a la junta que no representa problema, lo mejor es elegir una tapa larga.
#4: Difusor de Gas (Gas Lens)
La adición de un difusor de gas (Gas Lens), dependerá de si la soldadura TIG se efectuará en una junta con acceso limitado, o si se requiere mayor cobertura de gas de protección. El gas Lens permite una mejor dirección del gas de protección.
Los Gas Lens generalmente están construidos con una combinación de cobre y latón, con tamices con malla de acero inoxidable. Los más económicos tienen menor número de tamices, y la malla cuentan con configuraciones más gruesa. Así que son menos duraderos.
Si se quiere un difusor de gas de más calidad, hay que decidirse por uno que contenga un medio filtrante poroso y no múltiples capas de tamices, así se puede tener mejor desempeño.
Para la elección se debe considerar la aplicación, y lo que se espera de rendimiento.
#5: Manguera y cables
Las mangueras y cables de una antorcha TIG pueden ser de vinilo o caucho.
El vinilo resulta menos costoso, y es más práctico para trabajos livianos de soldadura TIG. Por otra parte, las mangueras de caucho pueden durar más y ofrecen un mejor desempeño.
De igual forma hay que considerar que las mangueras y cables de caucho tienen mejor resistencia al calor, pudiendo resistir torceduras, y conservar la flexibilidad.
#6: Opciones del aislador, mango, cuello y cuerpo
Aunque los aisladores de una antorcha de soldadura TIG son de teflón, no todos los tipos de teflón son iguales.
Los aisladores de buena calidad se fabrican con material de alto rendimiento, a base de teflón relleno con fibra de vidrio, así se consigue una mayor vida útil y más tolerancia al calor.
En cuanto a las opciones de mango, hay que asegurarse de elegir uno que sea agradable al tacto, con buena capacidad de enfriamiento. Se puede elegir entre mango liso y acanalado.
Mientras los mangos acanalados mejoran la capacidad de enfriamiento en antorchas con sistema de enfriado por aire, los lisos brindan mejor conductividad térmica en las antorchas enfriadas por agua.
Por último, la mayoría de las antorchas TIG tienen diseños de cuello flexible, lo que resulta útil para acceso restringido a la junta o para cuando se debe soldar en posiciones poco cómodas.
El material del cuerpo puede ser de caucho de silicona o de compuestos fenólicos. Los de caucho de silicona con aislamientos son mejores para resistir el agrietamiento si la antorcha se cae accidentalmente.
Si la fuente de alimentación que se usa no tiene un solenoide de gas, es mejor un cuerpo de antorcha con control de la válvula de gas.
Hay que considerar el ciclo de trabajo
Junto con las variables presentadas, hay que considerar el factor de período de trabajo. Hay que establecer el ciclo de trabajo que se necesita de la antorcha, y el tiempo que puede trabajar continuamente.
Por lo general, las antorchas de soldadura TIG con sistema de refrigeración por gas de protección, son 60% ciclo de trabajo, y van hasta los 250 amperios. Las refrigeradas por líquido, con unidad de recirculación, son de 80% a 100% ciclo de trabajo, capaces de superar los 300 amperios.
Tipos de Antorcha para soldar TIG (según sistema de enfriamiento)
A continuación, una lista de algunas de las antorchas para soldar TIG:
Las antorchas para soldadura TIG se pueden dividir en dos tipos, según el sistema de enfriamiento. Ya hemos hecho mención del sistema de enfriamiento por aire y por agua.
En este segmento ampliaremos la información, de manera que sea posible identificar ambos tipos de antorchas:
#1: Sistema de enfriamiento de antorcha por aire
En este sistema se hace pasar un flujo de aire frío a través de la manguera y hacia la pistola, es así como ésta se enfría y también parte final de la antorcha.
Es un sistema de refrigeración más económico y más fácil de montar y mantener. Ahora bien, hay que tener en cuenta que este tipo de antorcha para soldar solo soporta potencias hasta los 200 amperios.
#2: Sistema de enfriamiento de antorcha por agua
Esta es una alternativa si se busca potencia de soldadura que sea superior. Es capaz de realizar y soportar soldaduras con amperajes superiores a los 200 Amperios.
Solo hay que tener en cuenta que estos tipos de antorcha requieren el uso de un recirculador de agua para su enfriamiento y esto las hace más costosa en precio y también en mantenimiento.
Variantes del proceso de soldadura TIG
Existen diversas variantes del proceso de soldadura de gas inerte de tungsteno (TIG), a continuación, las presentamos:
#1: Soldadura de alambre frío
La alimentación de alambre frío aumenta la productividad.
Lo que sucede es que aumenta la velocidad de soldadura, y el material de aporte termina alimentándose con precisión en el baño de fusión.
El resultado final es excelente , incluso si el proceso se aplica por soldadores con poca experiencia.
#2: Soldadura de hilo caliente TIG
Se le conoce como soldadura de aporte caliente TIG.
Esta variación se desarrolló con base a la soldadura de hilo frío. La variante es que en este tipo de aporte el material se calienta.
Tiene muchas ventajas, entre ellas tanto la cantidad como la tasa de deposición aumenta, y, por otra parte, la velocidad se incrementa reduciéndose la fusión.
#3: ArcTIG
Este proceso conocido como ArcTIG es una variación del proceso TIG para soldadura de unión mecanizada.
Su gran ventaja es que da una apariencia extraordinaria del cordón de soldadura, es una soldadura de penetración completa de la posición de la raíz confiable, también se considera como una variante que produce una soldadura de gran calidad.
Por otra parte, esta variante resulta en un proceso de soldadura rentable, porque incrementa la velocidad de soldadura y reduce el trabajo para preparar el cordón de soldadura.
#4: Cladding
Se trata de un proceso en el que los componentes se revisten con aleaciones especiales, y de esa forma se extiende su vida útil.
El revestido se realiza mediante revestido eléctrico mecanizado.
Se puede lograr que el proceso de revestido pueda ser hasta 3 veces más eficiente e incluso más rápido.
#5: Soldadura orbital
Por último, presentamos la soldadura orbital, que es una configuración básica del dispositivo de soldadura orbital, en la que se incluye un tubo fijo y la antorcha TIG/cabezal de soldadura, que se mueve alrededor del tubo.
Al cabezal de soldadura orbital se le conoce también cabezal de soldadura por puntos, y la técnica resulta muy útil cuando se deben lograr cordones de soldadura de gran calidad, consistentes y en condiciones controladas.
De manera que, las principales áreas de uso para esta variación del proceso de soldadura TIG, son:
- Industria alimentaria
- Construcción de tuberías
- Industria química
Con esta técnica no solamente es posible lograr la producción de conexiones de tubo con tubo, también se puede llegar a soldar tubos en placas base de tubo.
Estas son las 5 principales variaciones en las que intervienen las antorchas de soldadura TIG, al seleccionar la antorcha más adecuada para cada una de las variaciones, se logran los mejores resultados, bajo las expectativas esperadas.
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Conclusión
Toda esta información sobre las antorchas de soldadura TIG permite una elección más conveniente según las variables del trabajo a realizar.
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