Modo de transferencia de metal en GMAW, FCAW y SMAW

odo de transferencia de metal en GMAW

En GMAW, el mecanismo por el cual el metal fundido en el extremo del electrodo de alambre se transfiere a la pieza de trabajo tiene un efecto significativo en las características de la soldadura. Durante la soldadura, se aplican diferentes fuerzas al extremo del alambre de relleno, el baño de soldadura y en el arco, lo que influye en la transferencia de metal desde el extremo del electrodo al baño de soldadura y al perfil de soldadura de depósito final. La figura 1 muestra las fuerzas más importantes.

La fuerza de pellizco es una fuerza electromagnética que se aplica a cada conductor portador de corriente y crece proporcionalmente al cuadrado de la corriente de soldadura y disminuye proporcionalmente al cuadrado del área de la sección transversal del alambre de relleno de soldadura. Sin embargo, esta fuerza no es grande y solo puede ser efectiva si el extremo del alambre es semisólido o líquido. Cuando se suelda con baja corriente, la fuerza de pellizco no es lo suficientemente grande como para afectar significativamente la formación de gotas, pero afecta las gotas grandes transferidas al baño de soldadura.

Diferentes modos de transferencia de metal en GMAW o MIG MAG https://www.youtube.com/embed/KiWQa47r1O0?feature=oembed

Resumen del modo de transferencia de metal en GMAW

Transferencia de cortocircuito (caída)

El metal se transfiere del electrodo al trabajo solo durante un período en el que el electrodo está en contacto con el baño de soldadura. No hay transferencia de metal a través del espacio del arco durante la soldadura. Este modo ocurre con voltaje de 16-24V, gas protector con menos del 80% de argón y corriente por debajo de 200A, la alimentación de alambre se puede configurar de manera que el extremo del alambre toque el baño de soldadura y cortocircuite el sistema, transferencia por inmersión. Estos cortocircuitos pueden producirse de 20 a 200 veces por segundo. Durante el corto, el alambre se calienta rápidamente y se fusiona para que el metal fundido se transfiera a la piscina, después de lo cual se restablece el arco. Este reencendido va acompañado de salpicaduras, pero el ajuste de la inductancia del sistema puede dar cierto grado de control sobre esto.

Características (ventajas y desventajas)

1. La transferencia de cortocircuito ocurre en los rangos de corriente y voltaje más bajos, lo que da como resultado una entrada de calor de soldadura baja.
2. Por lo general, se usa con alambre de relleno de diámetro más pequeño y produce un baño de soldadura relativamente pequeño y fácil de controlar que es muy adecuado para soldar fuera de posición y unir secciones delgadas (en el rango de 0,8 mm a 3,2 mm).
3. Adecuado para soldar tramos de raíz en juntas a tope y raíz abierta para juntas en T de penetración total, llenando grandes aberturas de raíz.
4. Pequeña distorsión de la placa.
5. Fluidez de soldadura baja.
6. Sin embargo, la baja entrada de calor hace que la transferencia por cortocircuito sea susceptible a defectos de fusión incompleta (solapamiento en frío), especialmente al soldar secciones gruesas o durante soldaduras de múltiples pasadas.
7. Este modo está excluido en AWS D1.1 cuando se utiliza un WPS precalificado con GMAW-S.

Transferencia globular

En GMAW, una variación en la extensión del electrodo puede hacer que una transferencia de pulverización cambie a globular. La transferencia globular ocurre a niveles de corriente y voltaje más altos que los cortocircuitos, y se caracteriza por gotas grandes e irregulares de metal fundido. Rara vez se usa porque crea una penetración inconsistente y un contorno desigual del cordón de soldadura que promueve la formación de defectos. Dado que la fuerza de la gravedad es crítica para el desprendimiento y la transferencia de las gotas, la transferencia globular generalmente se limita a la soldadura en posición plana.

Cuando se utilizan mezclas de helio, CO2 o argón de estos gases (niveles de CO2 superiores al 20%) como gases de protección, no se produce la transferencia por pulverización. La mancha del ánodo no crece, por lo que queda un área pequeña en el extremo del cable. La fusión del alambre comienza pero, con la pequeña mancha del ánodo que permanece debajo de la gota, no hay impacto directo de electrones en el exterior del alambre. Por lo tanto, la gota crece por conducción hasta que su tamaño dicta que se desprende y cae al baño de soldadura principalmente bajo la acción de la gravedad. La severa perturbación del arco durante este proceso y la caída de un gran glóbulo en el baño de soldadura provocan salpicaduras muy considerables.

Características (ventajas y desventajas)

1. Transferencia de metal irregular.
2. Aporte de calor medio.
3. Tasa de deposición media.
4. Riesgo de salpicaduras.
5. No apto para soldadura posicional

Transferencia por pulverización

En argón, cuando el voltaje es suficientemente alto,> 25 V para un alambre de 1 mm de diámetro y la velocidad de alimentación del alambre se ajusta para dar más de 250 A, el arco de soldadura se quema continuamente, el metal se derrite del alambre y pasa a través del arco en una serie de pequeños gotitas, llamadas transferencia por aspersión. El tamaño de la gota es típicamente alrededor de 0.5-1 veces el diámetro del alambre y el arco arde de manera estable mientras la transferencia de metal se vuelve casi continua. A veces se añade 2% de oxígeno al gas protector de argón para la transferencia por pulverización. Este gas diatómico se disocia y luego se recombina en el ánodo creando más calor y dando estabilidad al arco a corrientes más bajas. El 5% de CO2 también tiene un efecto similar, pero si se utiliza CO2 superior al 20% de CO2, no se pueden establecer las condiciones de pulverización.

El modo de transferencia por pulverización se caracteriza por una corriente altamente dirigida de pequeñas gotas de metal. Es un proceso de alto aporte de calor con tasas de deposición relativamente altas que es más efectivo para soldar secciones gruesas de material. Sin embargo, es principalmente útil solo en la posición plana (1G, 1F, 2F o PA & PB), y su alto aporte de calor promueve el agrietamiento en caliente de la soldadura y la formación de fases secundarias en la microestructura que pueden comprometer el desempeño del servicio. La pistola de soldadura refrigerada por agua se recomienda siempre para la soldadura por transferencia por pulverización y siempre que se utilicen corrientes de soldadura más altas.

Características (ventajas y desventajas)

1. Transferencia de metal de vuelo libre y apariencia lisa de la superficie de soldadura.
2. Alto aporte de calor.
3. Alta tasa de deposición.
4. Arco suave y estable.
5. Adecuado para soldar pasadas de llenado y pasadas finales.
6. Se utiliza en aceros de más de 6 mm de espesor y aleaciones de aluminio de más de 3 mm de espesor.

Modo pulsado

La transferencia por pulverización pulsada es una variante altamente controlada de la transferencia por pulverización, en la que la corriente de soldadura alterna entre un pico de corriente alto, donde se produce la transferencia por pulverización, y una corriente de fondo más baja. Esto da como resultado un proceso estable y de pocas salpicaduras a una corriente de soldadura promedio significativamente inferior a la de la transferencia por pulverización. La pulverización pulsada ofrece una menor entrada de calor en comparación con la transferencia por pulverización, pero es menos susceptible a los defectos de fusión incompletos que son comunes a la transferencia por cortocircuito. Es útil en todas las posiciones de soldadura y para una amplia gama de espesores de material.

Pulsar la corriente de soldadura extiende el rango de la operación de transferencia por aspersión muy por debajo de la transición natural de inmersión a transferencia por aspersión. Esto permite obtener una transferencia de rociado suave y sin salpicaduras a corrientes medias por debajo del nivel de transición, por ejemplo, 50-150 A y con entradas de calor más bajas. La pulsación se introdujo originalmente para el control de la transferencia de metal mediante la imposición de una operación cíclica artificial en el sistema de arco mediante la aplicación de corrientes altas y bajas alternativamente.

En la Figura siguiente se muestran una forma de onda de pulso típica y las principales variables de soldadura por pulsos. Se suministra una baja corriente de fondo (típicamente 20-80A) para mantener el arco, mantener la punta del alambre fundida, dar raíces estables de ánodo y cátodo y mantener la corriente promedio durante el ciclo. El desprendimiento de gotitas ocurre durante un pulso de corriente alta a niveles de corriente por encima del nivel de corriente de transición. El pulso de corriente genera fuerzas electromagnéticas muy elevadas, que provocan un fuerte efecto de pellizco en el filamento metálico que sostiene la gota; la gota se desprende y se proyecta a través del espacio del arco. La corriente de pulso y la densidad de corriente deben ser lo suficientemente altas para garantizar que siempre se produzca una transferencia por pulverización (no globular) de modo que se pueda utilizar la soldadura posicional.La transferencia de pulsos utiliza pulsos de corriente para disparar un solo glóbulo de metal a través del espacio del arco a una frecuencia de 50-300 pulsos.

Características (ventajas y desventajas)

1. Modo de transferencia de metal de bajo aporte de calor.
2. Salpicaduras muy bajas.
3. Reducción del riesgo de falta de fusión en comparación con la transferencia por inmersión debido al aporte de calor controlado.
4. Control del perfil del cordón de soldadura para piezas cargadas dinámicamente.
5. Control de proceso / flexibilidad para controlar los parámetros de soldadura.
6. Permite el uso de cables de mayor diámetro, menos costosos con placas más delgadas, más fácilmente alimentados (una ventaja particular para la soldadura de aluminio)

¿Qué es Synergic MIG?

En una fuente de poder de soldadura MIG / MAG normal, se requiere que el soldador establezca la velocidad de alimentación de alambre (corriente) y seleccione un voltaje apropiado. Las dos variables dependen del diámetro del alambre y del gas utilizado. Esto requiere que el soldador / operador tenga conocimiento sobre la relación entre corriente y voltaje para obtener buenos resultados de soldadura.

En un equipo de soldadura MIG / MAG sinérgico (sin pulsos), hay un dial de una perilla que define la velocidad de alimentación de alambre. El microprocesador dentro del equipo seleccionará el voltaje óptimo de una tabla de consulta (una curva sinérgica) para que coincida con la corriente dada. La curva sinérgica se ha desarrollado para ofrecer los mejores ajustes posibles para una corriente / velocidad de alimentación de alambre en particular.

Entonces, ahora el soldador no es responsable de seleccionar el voltaje correcto. Se puede usar un botón de ajuste, que permite al usuario disminuir o aumentar el voltaje en un pequeño porcentaje. La acción de recorte permite al soldador realizar pequeñas correcciones en el voltaje para adaptarse a las variables en la pieza de trabajo.