Variables de soldadura y cómo afectan el proceso de fabricación.

Mantener adecuadamente las variables de soldadura es fundamental para establecer una alta calidad de soldadura en cualquier operación.

Mantener adecuadamente las variables de soldadura es fundamental para establecer una alta calidad de soldadura en cualquier operación. Muchas empresas implementan procedimientos de soldadura que definen los parámetros recomendados para ayudar a crear coherencia entre los soldadores y las piezas. Comprender qué es cada variable de soldadura en un procedimiento y qué hace puede ser de gran ayuda para ayudar a los soldadores a alcanzar los objetivos de productividad y reducir el tiempo de inactividad y los costos de retrabajo.

Para la soldadura de voltaje constante (CV) o CV con alambres sólidos o tubulares, los soldadores deben considerar las variables clave de la soldadura y sus funciones y comprender cómo afectan el proceso.

El amperaje de soldadura se refiere a la cantidad y velocidad de la electricidad que fluye en un circuito, lo que afecta el calor disponible para fundir el alambre de soldadura y el material base. Está directamente correlacionado con la velocidad de alimentación del alambre (WFS): la velocidad y el volumen de metal de aportación que ingresa a la soldadura. Cuando aumenta el WFS, también aumenta el amperaje de soldadura; cuando disminuye, también lo hace el amperaje. Esta correlación, a su vez, afecta la penetración de la soldadura. Los ajustes de amperaje más altos producen una mayor penetración en las juntas, mientras que los ajustes de amperaje más bajos proporcionan menos.

El amperaje de soldadura tiene una relación inversa con la distancia entre la punta de contacto y la pieza de trabajo (CTWD), que es la distancia desde el extremo de la punta de contacto hasta el material base. Algunos también usan el término para indicar la longitud del arco en combinación con el saliente o qué tan lejos se extiende el cable desde la punta de contacto cuando está al ras con la boquilla. Si un operador aumenta el saliente, el amperaje de soldadura disminuirá y viceversa. Los cambios en CTWD también afectan la penetración de la soldadura: cuanto más cerca esté la punta de contacto del material base, mayor será la penetración.

Además, el amperaje de soldadura afecta la tasa de fusión (o la cantidad de alambre que se utiliza) junto con la apariencia del cordón de soldadura y el aporte de calor. Un amperaje demasiado alto, especialmente cuando se suelda con alambre con núcleo metálico, puede provocar una soldadura opaca y escamosa. El amperaje también aumenta o disminuye directamente el aporte de calor y, combinado con la velocidad de desplazamiento, tiene el mayor efecto sobre el aporte de calor. El aporte de calor se calcula de la siguiente manera:

(60 x amperios x voltios)/(1000 x velocidad de desplazamiento en IPM) = KJ/pulg.

Además de estar directamente relacionado con el amperaje, WFS también afecta los modos de transferencia de soldadura. Un WFS y un voltaje más altos mueven el proceso a un modo globular donde grandes gotas de alambre se transfieren a través del arco hasta el baño de soldadura. El aumento de WFS (y por lo tanto, el amperaje) y el voltaje permite el uso de un modo de transferencia de pulverización. Este modo rocía pequeñas gotas de alambre al baño de soldadura y es conocido por ser un proceso fluido y fácil de usar que mejora la productividad. Esto es especialmente cierto cuando se combina con un cable con núcleo metálico. El “Manual de soldadura, Volumen 1” de la Sociedad Estadounidense de Soldadura (AWS) proporciona la corriente aproximada necesaria para realizar la transición de un modo de transferencia globular a uno por pulverización.

El aumento de WFS también proporciona tasas de deposición más altas: la cantidad de metal de aportación agregada a una junta soldada en un período de tiempo determinado.

Un WFS y un voltaje más bajos mantienen el proceso en el rango de soldadura por cortocircuito, en el que el cable toca el material base y produce un cortocircuito en el contacto que transfiere el metal. Este cortocircuito puede ocurrir hasta 200 veces por segundo. En general, es un proceso más lento con tasas de deposición más bajas.

El voltaje se refiere a la presión eléctrica que hace que el amperaje fluya dentro del circuito de soldadura. Es directamente responsable de ajustar la longitud del arco. Un voltaje de soldadura más alto equivale a un arco más largo; sin embargo, también reduce efectivamente la sobresalida, lo que resulta en amperajes más altos. Por eso es importante que los soldadores mantengan un saliente constante cuando sueldan con una fuente de alimentación CV. El voltaje de soldadura también está directamente relacionado con la entrada de calor, por lo que ajustes más altos significan más calor. El aumento de voltaje también produce un cono de arco más ancho.

Las variables de soldadura se relacionan entre sí de manera diferente pero, en última instancia, trabajan juntas para proporcionar el rendimiento de soldadura deseado.

El voltaje de soldadura afecta la soldadura final de diversas maneras. Si es demasiado alto, el resultado será un cordón más plano y un perfil de soldadura cóncavo. Un voltaje demasiado alto también puede provocar un corte socavado o una ranura en el material base cerca del borde de la soldadura que no esté llena con metal de soldadura.

Si el voltaje de soldadura es demasiado bajo, puede causar un solapamiento frío, un defecto que ocurre cuando el metal de aportación no se fusiona completamente con el material base en los extremos de la soldadura. Pueden producirse soldaduras fibrosas o abombadas y salpicaduras excesivas. Para los operadores que sueldan con cables de alimentación largos, es importante saber que pueden ocurrir caídas de voltaje en el punto de soldadura a pesar de la configuración de la máquina. Por ejemplo, una fuente de alimentación puede estar configurada en 25 V pero solo proporciona 23 V. Esto también puede provocar una vuelta fría.

La velocidad de desplazamiento simplemente se refiere a qué tan rápido se mueve el arco a lo largo de la junta soldada, medida en pulgadas por minuto (IPM). En operaciones semiautomáticas, muchos operadores de soldadura se sienten cómodos con un promedio de 10 a 12 IPM, pero los operadores más experimentados pueden soldar en el rango de 18 a 20 IPM. Las velocidades de desplazamiento tienden a ser más rápidas cuando se suelda con alambre con núcleo metálico debido a su construcción y a los polvos compuestos internos.

Debido a que los cambios en la velocidad de desplazamiento afectan la entrada de calor, es importante tener cuidado al soldar materiales sensibles al calor, como el aluminio. Soldar más rápido reducirá la entrada de calor y evitará problemas como el quemado. La soldadura de pasadas múltiples en materiales gruesos puede requerir velocidades de avance más lentas para llenar cada pasada y lograr un buen refinamiento del grano.

Las velocidades de desplazamiento demasiado lentas pueden provocar demasiado calor, un cordón de soldadura ancho y una penetración deficiente, mientras que un desplazamiento demasiado rápido crea una soldadura estrecha con una unión insuficiente de los pies de soldadura. Es importante mantener un ritmo constante para la unión soldada determinada.

El gas de protección, ya sea argón o dióxido de carbono (CO2), el más utilizado, tiene un impacto en las características y el rendimiento de la soldadura. El gas protector cien por cien CO2 proporciona una penetración profunda en las juntas en materiales más gruesos, pero tiende a tener menos estabilidad del arco y genera mayores niveles de salpicaduras. Agregar argón al CO2 ayuda a crear soldaduras estéticamente agradables con menos salpicaduras. La mezcla de gas protector con altos niveles de argón crea soldaduras con mayor resistencia a la tracción y al límite elástico, pero menor ductilidad. Los altos niveles de CO2 en la mezcla mejoran la ductilidad y la resistencia al agrietamiento, pero disminuyen los límites elásticos y de tracción.

Así como el voltaje y la WFS afectan los modos de transferencia de soldadura, también lo hace el gas de protección.

Por ejemplo, es posible soldar en modo cortocircuito con alambres macizos y con núcleo metálico utilizando una mezcla de 75% de argón y 25% de CO2. La soldadura por transferencia globular con alambres con núcleo fundente protegidos con gas requiere 100 % de CO2 y, a voltajes más altos, el alambre con núcleo metálico se puede combinar con 80 % de argón y 20 % de CO2 para soldar materiales más gruesos en el modo de transferencia por pulverización.

Las variables de soldadura se relacionan entre sí de manera diferente pero, en última instancia, trabajan juntas para proporcionar el rendimiento de soldadura deseado. Por ejemplo, al soldar ½ pulg. Acero dulce grueso, como A36, aproximadamente 250 amperios es un buen objetivo y proporciona suficiente fusión de raíces en la mayoría de los casos. El uso de una mezcla de gas de 90 % argón y 10 % CO2 permite soldar en el modo de transferencia por pulverización alrededor de 26 a 28 V y aproximadamente 375 a 420 IPM WFS.

Mantener las variables adecuadas ayuda a que el proceso sea rentable, mantiene bajo control los objetivos de productividad y produce soldaduras sólidas.