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La soldadura automatizada no disminuye la necesidad de un equipo de trabajo bien formado

Qué buscar en un programa de formación de soldadura orbital

Ernest A. Benway, Swagelok Company. Traducción: Pedro R. Salazar, Swagelok Ibérica03/07/2014
Encontrar soldadores cualificados es una tarea difícil y en el futuro cada vez lo será más. Una manera de afrontar esa escasez es mediante sistemas automatizados. La soldadura orbital por arco (GTAW) ha ganado adeptos en una variedad de industrias en las cuales la máxima integridad frente a fugas, el alto rendimiento de los sistemas o la limpieza son de vital importancia.
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Los sistemas GTAW aumentan la agilidad del operario para realizar soldaduras controladas, repetitivas de alta calidad y bien documentadas. Sin embargo la soldadura automatizada no disminuye el requerimiento de un equipo de trabajo eficazmente formado. Los soldadores deben poseer los conocimientos básicos en relación a composición de materiales y metalurgia, ajustes, gases de purga, potencias y voltajes, dinámica de soldaduras en fase líquida así como tamaños y formas del electrodo. Además, deben entender cómo funcionan los sistemas de soldadura automatizados y cómo reaccionan ante distintos inputs. Otro conocimiento exigible es saber qué tipo de documentación se debe requerir a los proveedores y como interpretarla y evaluarla.

El mercado ofrece una gran variedad de programas para soldadores de máquinas de GTAW automática. Al seleccionar un programa, uno debe buscar que sea específicamente técnico y detallado así como tener un componente práctico. El nivel de experiencia del instructor es casi tan fundamental como el contenido del programa de formación. Busque programas impartidos por instructores de soldadura certificados.

Los siguientes apartados dan algunas directrices sobre lo que buscar en un programa de formación en relación a tres aspectos claves de la misma: procesos, herramientas y materiales.

Proceso

Los alumnos deben aprender las variables principales del GTAW. Los niveles de corriente de arco, por ejemplo, controlan la penetración de la soldadura. La velocidad de avance afecta tanto a la anchura como a la penetración de la soldadura. El voltaje del arco -o la caída de tensión medida a través del arco del electrodo de tungsteno- se ve afectado principalmente por la distancia del electrodo, el tipo y pureza del gas de purga, la forma de la punta del electrodo y la corriente de entrada. Los buenos programas de formación explican el proceso GTAW -incluyendo los principios de operación, ventajas, limitaciones, problemas y variables- tanto en su vertiente manual como en sistemas automáticos. La ventaja principal del GTAW es su control preciso de la aportación de calor. Este hecho hace el GTAW uno de los procesos preferidos para la unión de metales de galga fina y para soldar en puntos cercanos a instrumentos sensibles al calor.

Las unidades de potencia deben ser estudiadas en profundidad en los mejores programas de formación. Los alumnos aprenden que la meta de la soldadura automática es producir niveles de corrientes precisas y repetitivas durante cada ciclo de soldadura. Para lograrlo, las unidades GTAW emplean un diseño de corriente constante. Una unidad de potencia de corriente constante mantiene el nivel de corriente se salida deseado en cualquier circunstancia de carga.

Los alumnos también deben aprender sobre DCEN o Corriente Directa Electrodo Negativo. DCEN provee una mayor penetración que la tecnología Corriente Directa Electrodo Positivo (DCEP) y es la configuración más común en GTAW para materiales base que no sean aluminio ni magnesio.

Herramientas

Los alumnos de los programas más útiles también aprenderán como los gases de purga, dirigidos al arco y a la fusión, protegen al electrodo y al material fundido de la contaminación ambiental. Las clases deben abordar las propiedades de los cases más de purga más comunes en la GTAW: argón; helio; y mezclas de ambos usado típicamente para aplicaciones especiales.

¿Cuál es el ratio preferido de helio - argón? Los soldadores lo deben conocer. Los buenos programas deben enseñar que el factor principal que influencia la efectividad de la purga es la densidad del gas. El argón, que es 1,33 veces más denso que el aire cubre de una manera efectiva la zona de soldadura y desplaza el aire de la atmósfera. El helio tiene menor densidad y tiene a elevarse en lugar de fluir hacia la zona de trabajo. Para producir una purga equivalente el caudal de helio debe ser de dos a tres veces el del caudal de argón.

Los soldadores deben saber que se aporta más potencia (calorífica) a la soldadura cuando se utiliza helio en comparación a cuando se usa argón. Para la misma longitud de arco y corriente, el voltaje de arco obtenido con helio es sensiblemente mayor a los obtenidos con el uso de argón. Un mayor voltaje de arco implica mayor potencia.

Tener los conocimientos para hacer una correcta elección del gas de purga es crítico. Los gases de purga pueden afectar las propiedades metalúrgicas de algunos materiales. Generalmente el arco es más silencioso y estable cuando se utiliza argón frente a otros gases. El menor coste unitario y el requerimiento de un caudal de purga menor, hacen del argón la elección preferida.

El éxito de un trabajo de soldadura orbital puede depender enormemente del uso de las técnicas correctas de purga. Los programas de formación deben transmitir los principios de purgas incluyendo como calcular el tiempo de la misma.

La correcta selección del gas de purga, típicamente argón, es el primer paso para una purga adecuada. El argón está disponible en una variedad de niveles de pureza y la selección del nivel correcto es esencial para obtener los resultados deseados. Definir y fijar el caudal y la presión correcta a través de la soldadura de tubo o tubería es uno de los pasos a tomar para lograr una soldadura exitosa. La purga mal hecha o no hecha puede estropear sistemas completos de fabricación.

La presión interna ayuda a mantener el cordón de soldadura enrasado a la parte interior del tubo y un correcto caudal de purga mantendrá limpia la zona soldada afectada por calor.

Los alumnos deberán aprender sobre tamaños de electrodos, sus calidades de corriente, configuraciones de las puntas, su afilado, contaminación y reemplazo.

Materiales

Los alumnos deben entender que la calidad de la soldadura empieza con el material. Ni siquiera el sistema de soldadura más avanzado puede compensar el material de gama baja utilizado para fabricar tubo, racores, u otros componentes. Busque una formación de soldadura orbital que trate las familias principales de materiales: aceros al carbono o aleados, aleaciones de níquel, metales refractarios y reactivos y aceros inoxidables. Los asistentes deben ser instruidos sobre como inspeccionar todos los materiales recibidos y sus certificaciones así como saber interpretar la documentación.

Una formación eficaz en materiales debe abordar problemas relacionados con la composición y la metalurgia incluyendo como afecta el contenido de azufre a la soldadura. Esos cambios de composición pueden resultar en soldaduras que no cumplen con las especificaciones o requerimientos de calidad. Ciertos materiales deben ser soldados con GTAW -en lugar de otros procesos de soldadura- porque el proceso nos da la mayor protección en contra de contaminación atmosférica.

Para aceros al carbono o aceros aleados, los alumnos deben aprender que la calidad de las soldaduras GTAW se ve altamente influenciado por el contenido de impurezas en el material base -las trazas de azufre, fósforo, oxígeno, etc. Asimismo, la fragilización por hidrógeno se convierte en un problema si hay presencia de vapor de agua en el metal base. Las aleaciones de base níquel pueden ser más difíciles para soldar debido a su propensión a agrietarse.

GTAW es el proceso de soldadura comúnmente utilizado para unir metales refractarios y reactivos. Los metales refractarios (molibdeno, tantalio) y los reactivos (titanio, zirconio, etc.) se oxidan fácilmente a altas temperaturas a no ser que se protejan con un gas inerte. Para estos metales y aleaciones, la tecnología GTAW aporta una alta concentración de calor, el mejor control de aporte de calor y la mejor protección de purga que cualquier otra tecnología de soldadura por arco.

Otro factor crítico en la soldadura GTAW es el contenido de azufre de los materiales. El nivel de azufre puede cambiar la tensión superficial del material fundido afectando los flujos de calor y las características de penetración del material. Los buenos programas de soldadura enseñan técnicas para soldar aceros inoxidables con distintos niveles de azufre.

Resumen

Una creciente falta de soldadores cualificados afecta al mercado actualmente. La soldadura automática orbital, que produce más con menos gente, puede ayudar a combatir ese problema. Una formación bien diseñada y actualizada es más importante que nunca para los soldadores.

El autor

Ernest Benway es el formador especialista en soldadura orbital de Swagelok Company. Ha trabajado para Swagelok desde 1969 en una variedad de puestos que van desde la ingeniería, la investigación y desarrollo, operaciones y ventas/marketing. También ha sido miembro activo en comités técnicos durante los últimos 16 años. Es miembro de los comités AWS C5C y ASME BPE Standards desde 1990. Posee más de 12 patentes U.S. y extranjeras en relación a componentes para sistemas de fluidos y equipos de soldadura orbital.

Benway es titulado por la American Welding Society Certified Weld Inspector (CWI) y Certified Weld Educator (CWE): American Society for Non-Destructive Testing, Non-Destructive Testing Level III, Visual Testing (ASNT NDT Level III VT).

Empresas o entidades relacionadas

Válvulas y Conexiones Ibérica, S.L.U. (Swagelok)

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