Electrodos de tungsteno para soldadura TIG-GTAW

 
El siguiente  documento pretende darle información de ayuda a la hora de iniciarse en la soldadura  TIG, sin lugar  a dudas uno de los puntos más importantes es la elección del electrodo de tungsteno ya que dependiendo de cada proceso este afectará  en forma  notable  el arco de soldadura.

El material.
La elección de este material como electrodo para la soldadura TIG se debe a ser el
metal de mayor punto de fusión 3410°, comparándolo con el hierro 1536°, el cobre
1038° o el aluminio 660°. Durante décadas  los fabricantes de Tungstenos han
alterado  la composición de estos para obtener  mejores resultados  al utilizarlos en la soldadura  TIG contaminándolos con distintos óxidos. Mediante estas aleaciones  se obtuvieron mejoras en el encendido  del arco, la estabilidad del arco y disminución de la erosión  de la punta.

La siguiente  tabla describe  las diferentes aleaciones, las clasificaciones  de la AWS e ISO con sus códigos y colores y la cantidad  de oxido en su composición

La diferencia de colores entre  las dos normas  sumada a la falta de información suelen provocar confusión  entre  los usuarios, en ocasiones quienes utilizan este sistema  solo reparan en el color del extremo de la varilla y no en la composición  química  del material.

La siguiente  es una descripción  de cada uno de estos tipos y sus usos:

Tungsteno al 2 % Thorio
Éste es el más comúnmente usado ya que fue  el primero que exhibió una mejora  significativa respecto al tungsteno puro. Su aplicación es en CA, el oxido de Thorio facilita el encendido  del arco y lo hace resistente incluso pasado de amperaje.

Aunque es el más usado de los tungstenos en ce en determinadas aplicaciones  se está prohibiendo  el Thorio por su  radioactiva  perjudicial para la salud.
El Thorio es un material emisor de rayos  Alpha lo que lo hace peligroso, el electrodo en si no es peligroso  a la manipulación ya que el Thorio  se encuentra  contenido en la estructura matricial del Tungsteno lo cual minimiza las emisiones radioactivas. El problema surge principalmente al momento de afilarlo e inhalar  la limadura generada  en este proceso, también en menor  medida  los humos  de soldadura  son perjudiciales.

La AWS (sociedad americana  de soldadura), en su "Specification A5.12 para los electrodos de tungsteno y  aleaciones de Tungsteno  para la soldadura  de arco y Corte"   indica :
El Thorio es un material de baja radioactividad y presenta  riesgos a la exposición externa  e interna. Si es factible una alternativa debe ser usada. Durante  el afilado de la punta  se genera  polvo radioactiva, con el consiguiente riesgo de exposición interna.
Consecuentemente, es necesario utilizar sistemas  de ventilación para controlar este polvo y su fuente de emisión, complementado si es necesario con equipo de protección  respiratoria.

Otras asociaciones  también  se expresan  sobre este asunto. La TWI (instituto de soldadura) versión  inglesa  de la AWS:
El Thorio es ligeramente radioactivo con una larga vida media y emite principalmente partículas Alpha, ocasionalmente emite  radiaciones Beta y Gamma. Las partículas Alpha no penetran la piel, sin embargo son perjudiciales si son ingeridas o dentro  de los pulmones, donde actúan  como cancerígenos.
El oxido de Thorio es por lo tanto  un material radioactivo de bajo nivel el cual puede dar lugar tanto  a un pequeño  riesgo externo como a uno interno por inhalación o ingestión. El riesgo externo para un soldador que sostiene un electrodo durante un año es una fracción  muy baja de la dosis máxima de radiación  permitida y se concluye  que el riesgo de radiación externa  es insignificante. El polvo  de partículas es el que crea el mayor riesgo, estas pueden ser inhaladas y el Thorio puede liberar partículas Alfa de su superficie.
En un control de mediciones  de muestras  de aire llevadas acabo durante el
proceso de afilado se concluyó  que las concentraciones se aproximan o incluso exceden  concentraciones para  las cuales se deben considerar designar el área como área controlada  según lo define   la Regulación de Radiaciones Ionizantes de 1999.
De todos modos, el riesgo de cáncer en la soldadura  TIG debido a la exposición  al Thorio  es muy bajo, el tiempo de exposición de los individuos es siempre  bajo.

Es por este riesgo que la migración a nuevas  aleaciones es cada vez mayor, por ejemplo la industria  alimenticia y la farmacéutica  prohíben  el uso de este tungsteno, incluso realizan  pruebas de Thorio en la soldadura  que  de dar positivas obligan  a rehacer  el trabajo.

Tungsteno al 2 % Cerio
Esta alternativa no radiactiva para el tungsteno del 2% Thorio  fue introducida en los 80, es la  mejor cuando se utiliza sobre todo en aplicaciones de soldadura  de CC a bajas corrientes. Tiene una capacidad de encendido  de arco excelente  en corrientes bajas y por lo tanto  se ha convertido en el estándar  para muchos  de los fabricantes de equipo orbitales de soldadura  de tubo y de cañerías.  Además, se utiliza a menudo en otros  usos de bajo amperaje donde se están soldando  con autógena
piezas pequeñas  o delicadas.  No sería bueno para usos en altos amperajes, porque  los óxidos migran muy rápidamente al calor en la punta  bajo estas condiciones y el contenido y las ventajas del óxido entonces  desaparecen.

Tungsteno al 1.5 %  Lanthanio
Este es un nuevo material muy popular  y se introdujo recientemente en los Estados Unidos. El contenido  del 1.5% (en comparación con el 2%)  fue elegido por dos de los fabricantes más grandes como la cantidad  óptima  basada en estudios científicos que demostraron que refleja lo más parecido  posible las características de la conductividad del tungsteno del 2% Thorio. Por lo tanto, los soldadores  pudieron substituir generalmente  el material radiactivo del 2% de Thorio  por este tungsteno y no tuvieron que hacer cambios en los procesos de soldadura.

Además, un importante fabricante realizo un estudio independiente sobre este material que fue presentado exposición  de la AWS de 1998 en Detroit, Michigan. En resumen, los elecdrodos al 2% de Thorio, al 2% de Cerio y al 1.5%  de Lanthanio fueron  comparados  observando la erosión de la extremidad después de 300 arranques  de C.C. en 70 y 150 amperes. En ambos casos,el tungsteno al 1.5.% de Lanthanio demostró la menor cantidad de erosión de la punta. Esta disminución en la erosión se debe a que el Lanthano es menos denso que el Thorio, por lo que un electrodo al 1.5.% de Lanthanio contiene  un 15%  más de oxido que uno al 2% de
Thorio. Esto ayuda en al encendido del arco y a la estabilidad, así como a la longevidad de la punta  gracias al volumen adicional  de oxido que mantiene la punta  fría.

Este material es también conveniente para la soldadura  en CA. Por lo tanto, si se busca optimizar la soldadura, este es un electrodo  excelente  a considerar.

Zirconio.
Este material es usado principalmente para soldadura  CA. La AWS dijo, "Este electrodo se comporta  bien cuando  se usa en corriente alterna mientras que conserva  una terminación redondeada  durante la soldadura  y tiene una alta resistencia a la contaminación".

Este electrodo es muy poco usado.

Tungsteno Puro
Este tungsteno es el más comúnmente usado para la soldadura  CA y aleaciones de aluminio.

Diámetro del Tungsteno.
El diámetro del tungsteno a utilizar esta directamente relacionado con el amperaje a utilizar. Para un amperaje determinado a la hora de elegir el electrodo es necesario
basarse en una tabla como la que se muestra a continuación:
 
Todos los valores están basados en el uso de electrodos  de tungsteno de
Thorio, Cerio o Lanthanio bajo atmósfera de argón puro.

Si no se cuenta con una tabla u otro tipo de información ya sea del fabricante del equipo o del tungsteno solo se podrá basar en la experiencia del soldador. Pero si carece de esta aqui algunos  puntos a tener en cuenta  son los siguientes:

•    Un electrodo de diámetro fino inicia el arco más fácilmente que uno grueso.
•    Si el diámetro es demasiado  grande para un amperaje determinado es probable que el arco se torne inestable.
•    Si el diámetro es demasiado  pequeño para un amperaje determinado es probable que la punta  se erosione demasiado  rápido.

Selección de la Geometría de la punta  del electrodo.

El objetivo de esta sección es exclusivamente para la soldadura  CC ya que en la soldadura  CA la punta  redondeada  del tungsteno se forma  sola producto del cambio de polaridad constante.

La soldadura  a realizar  debería  seguir  primero los procedimientos sugeridos por los proveedores de los equipos,   generalmente estos ya han realizado muchos  trabajos calificados y de localización de averías para optimizar la preparación del electrodo para sus propios equipos. Sin embargo, donde no existen estas especificaciones o el soldador o un ingeniero quisiera  cambiar esos ajustes  para mejorar y para optimizar posiblemente su soldadura, se les ofrece las siguientes pautas:

A.  Diámetro del electrodo - Las recomendaciones del equipo de los fabricantes de equipos de soldadura  y las recomendaciones de la AWS son el mejor lugar a comenzar  con esta variable.

B.  Afilado del electrodo -  Generalmente entre 14 grados y 60 grados.   La siguiente  tabla  compara  cuales son las diferencias en los arcos según el afilado  del electrodo:

Además, para demostrar gráficamente cómo la selección del ángulo afectara  el tamaño  del  arco de soldadura y la cantidad  de penetración, el siguiente es un dibujo demuestra las representaciones típicas de la forma del arco y del perfil  resultante de la soldadura para diversos ángulos.

Forma del arco y perfil de la zona de la fusión en función  del ángulo  del electrodo

C.  El perfil de la zona de fusión dependerá también de:

1.    Tipo de afilado.
2.     Distancia del arco.
3.      El material a soldar.
4.      El gas usado.
#soldadura #TIG