Fuentes de Energía para Soldadura TIG: Características, Tipos y Funciones Clave

Características Generales de la Fuente de Energía TIG

La fuente de energía para el soldeo TIG debe presentar una característica descendente (de intensidad constante), para que la corriente de soldeo se vea poco afectada por las variaciones en la longitud del arco.

La fuente de energía debe tener un rango de variación continua de intensidad y una intensidad mínima baja (5-8 A). Esto último es importante para la función de "disminución progresiva de intensidad o control de pendiente".

Tipos de Fuente en Corriente Alterna (CA)

• Transformadores con un control adicional para la unidad de alta frecuencia y la unidad de control de gas.
• Equipo de soldeo TIG con capacidad para corriente alterna (CA) y corriente continua (CC).

Se emplea corriente alterna para favorecer el decapado de la capa de óxido en aleaciones de aluminio y magnesio. También se utiliza para el soldeo de materiales de bajo espesor.

Las fuentes de corriente alterna convencionales utilizan una onda simplemente transformando la onda de la red para adecuar los parámetros de intensidad y tensión.

Onda Cuadrada

Las fuentes de onda cuadrada pueden cambiar el sentido de la corriente de soldeo en muy poco tiempo, permitiendo una óptima activación de la semionda positiva y de la negativa, consiguiéndose gran estabilidad.

Algunas fuentes de onda cuadrada poseen un control de balance de la onda; estas fuentes ajustan el nivel de intensidad que se alcanza en la semionda positiva y en la negativa. Son muy utilizadas en el soldeo del aluminio y sus aleaciones.

Componentes Clave de Fuentes CA

1. Transformador: Convierte la corriente de la red en corriente adecuada para el soldeo, disminuyendo la tensión de la red e incrementando la intensidad.
2. Generador de impulsos de alta frecuencia: Genera impulsos de alta frecuencia y elevada intensidad para cebar el arco.
3. Protector: Protección del transformador contra los impulsos de alta tensión que podrían destruirlo.
4. Filtro capacitivo: Compensación de la diferencia entre las dos mitades de cada onda que pueden provocarse durante el soldeo.
5. Válvula magnética del gas de soldeo: Apertura y cierre del gas de protección mediante medios electromagnéticos.
6. Módulo de control:
   • Encendido y apagado de la corriente de soldeo.
   • Regulación de la corriente de soldeo.
   • Control del gas de protección con tiempo ajustable de preflujo y postflujo.
   • Ajuste del filtro capacitivo.
   • Control de otras funciones.

Tipos de Fuente de Energía para Soldeo con Corriente Continua (CC)

• Equipos ordinarios para trabajar con electrodos revestidos en corriente continua, equipados con portaelectrodos TIG. Esta es la solución más simple, pero tiene sus limitaciones, especialmente al comenzar y terminar la soldadura.
• El mismo tipo que el anterior, pero equipado con un control de gas y otras funciones necesarias.
• Rectificador especialmente preparado para el soldeo TIG. La máquina posee una unidad de control de gas, una unidad de alta frecuencia y otras funciones necesarias.

Funciones Adicionales Comunes

Función de Control de Pendiente (Slope Control)

Algunos equipos poseen integrada una función de control de pendiente.

Durante la pendiente positiva (upslope), la corriente se incrementa paulatinamente en el momento de arranque. Esto da al soldador más tiempo para colocar el electrodo en la posición de soldeo y reduce el riesgo de fusión del electrodo.

La función de pendiente negativa (downslope), conocida también como función de llenado del cráter, permite una reducción gradual de la corriente al final de la soldadura. Esto evita la formación de defectos de soldeo causados por la aparición de cráteres (rechupes) que se podrían formar al final de la soldadura.

Control del Gas: Preflujo y Postflujo

El tiempo de preflujo (preflow time) es el tiempo de salida del gas de protección antes de iniciar el arco, eliminando el aire alrededor del material base y creando una atmósfera protegida.

El tiempo de postflujo (postflow time) es el tiempo de salida del gas después de extinguir el arco, asegurando la protección del material depositado hasta su enfriamiento y evitando la oxidación del electrodo de volframio.

Impulsos de Alta Frecuencia (High Frequency - HF)

Se utilizan para mejorar la estabilidad del arco en corriente alterna (CA) o para facilitar el cebado tanto en corriente continua (CC) como en CA. Se puede seleccionar, desde el panel de control de la máquina, que actúe continuamente (continuous) o solamente cada vez que la corriente de soldeo pasa por cero (start).

Control del Balance de Onda (AC Balance)

Se puede regular el tiempo de cada semionda cuando se utiliza corriente alterna con onda cuadrada, pudiendo elegirse si se desea que la semionda negativa dure más tiempo, consiguiendo mayor penetración (max penetration), o que la semionda positiva sea la más larga, consiguiéndose que el efecto de decapado o limpieza esté más acentuado (max cleaning). Esta función se utiliza, sobre todo, para el soldeo del aluminio y sus aleaciones.

Función Pulsatoria (Pulse)

Si se quiere obtener un mayor control sobre el aporte de calor al metal base, se puede utilizar TIG con arco pulsado.

Las pulsaciones son variaciones de corriente entre dos valores previamente fijados.

En el panel de control de la máquina se selecciona la corriente de fondo (background current), el número de pulsos por segundo (pulses/sec o frecuencia de pulso) y el tiempo del pulso (a menudo en porcentaje respecto al ciclo de la onda, % on time o ancho de pulso).

Control Remoto

Se puede controlar la fuente de energía durante el soldeo con algún tipo de control remoto, por ejemplo, activado con el pie (pedal). Este control remoto permite disminuir o aumentar gradualmente la intensidad de la corriente donde sea necesario, por ejemplo, para el soldeo en posiciones.

Portaelectrodo TIG (Antorcha)

Tiene la misión de conducir la corriente y el gas de protección hasta la zona de soldeo. Pueden ser de refrigeración natural (por aire) o de refrigeración forzada (mediante circulación de agua). Los primeros se emplean en el soldeo de espesores finos, que no requieren grandes intensidades. Los de refrigeración forzada se recomiendan para trabajos que exijan intensidades superiores a los 150-200 amperios. En estos casos, la circulación de agua por el interior del portaelectrodos evita el sobrecalentamiento del mismo. A partir de 300 amperios en régimen discontinuo es necesario que también la boquilla esté refrigerada por agua.

Electrodos No Consumibles (Volframio)

La misión del electrodo en este proceso es únicamente la de mantener el arco sin aportar material al baño de fusión. Por este motivo, y para evitar su desgaste, es muy importante que posea una alta temperatura de fusión. Esta es la razón por la que, cuando se emplea CC, el electrodo se suele conectar al polo negativo, pues el calor generado en el extremo es inferior y permanece más frío que si se conectase al polo positivo.

Clasificación por Composición

En general, se emplean tres tipos diferentes de electrodos, que se clasifican en función de su composición en:

• Volframio puro (WP)
• Volframio aleado con Torio (WT)
• Volframio aleado con Circonio (WZ)

Los diámetros disponibles son 1; 1,6; 2; 2,4; 3,2; 4; 4,8; 5 y 6,4 mm, siendo los más empleados los señalados en negrita. La longitud estándar de estos electrodos es de 150 mm.

Simbolización de Electrodos

La simbolización de los electrodos de volframio se basa en su composición:

• La primera letra (W) caracteriza el componente principal: Volframio.
• La segunda letra representa las adiciones de óxido (la inicial del elemento que forma el óxido adicionado: T para Torio, Z para Circonio, L para Lantano, C para Cerio, etc.). La P indica Volframio Puro.
• El número (si existe) corresponde al contenido medio de óxido multiplicado por diez (ej. WT20 indica 2% de óxido de Torio).

Tipos de Electrodos y Características

Volframio Puro (WP)

• Compuesto de volframio puro, cuyo punto de fusión es de 3.400°C aproximadamente.
• Es necesario que el extremo del electrodo sea redondeado (forma de bola).
• Se utiliza fundamentalmente con corriente alterna (CA) en el soldeo del aluminio y sus aleaciones.

Volframio Aleado con Torio (WT)

• El punto de fusión de esta aleación es de 4.000°C aproximadamente.
• Es necesario que el extremo del electrodo sea afilado.
• Se utiliza en el soldeo con corriente continua (CC) de aceros al carbono, baja aleación, inoxidables, cobre, titanio, etc. (Nota: El Torio es radioactivo, y se prefieren alternativas como Lantano o Cerio).

Volframio Aleado con Circonio (WZ)

• El punto de fusión de esta aleación es de 3.800°C aproximadamente.
• Tiene unas características intermedias entre los electrodos de volframio puro y los de volframio con torio.
• Se utilizan con corriente alterna (CA) y corriente continua (CC). Mantiene bien la punta redondeada en CA.

Gases de Protección

Para el soldeo TIG se utilizan los siguientes gases de protección (o mezclas):

• Argón (Ar)
• Helio (He)
• Argón + Helio
• Argón + Hidrógeno (H₂)
• Argón + Hidrógeno + Helio

En este proceso de soldeo se suele emplear métodos de protección de la raíz (purga).

Normalmente se suelen utilizar caudales de 7 a 16 L/min para el argón y de 14 a 24 L/min para el helio. El empleo excesivo de gas de protección produce turbulencias y favorece la entrada de aire de la atmósfera, contaminando la soldadura.