Diferencia entre los procesos de soldadura GMAW y GTAW

La soldadura es una de las técnicas de unión populares que pueden unir de forma permanente dos o más materiales con o sin la aplicación de calor, presión y material de relleno. La soldadura por fusión es ese grupo de procesos de soldadura en los que las superficies de contacto del componente principal se fusionan mediante calentamiento para formar coalescencia. La soldadura por arco es el proceso de soldadura por fusión más popular en el que se aplica calor por medio de un arco eléctrico constituido entre dos electrodos en presencia de una diferencia de potencial suficiente. Existen diferentes procesos de soldadura por arco para unir variedad de materiales de diversas formas. La soldadura por arco metálico con gas (GMAW) y la soldadura por arco con tungsteno y gas (GTAW) son dos de estos procesos de soldadura por arco que ofrecen ciertas ventajas únicas.

Soldadura por arco metálico con gas (GMAW) es un proceso de unión económico en el que la coalescencia se forma fundiendo las superficies de contacto y el metal de aporte por medio de un arco eléctrico constituido entre el electrodo consumible y el metal principal conductor. Dado que el electrodo es consumible, se alimenta continuamente a una velocidad constante por medio de un alimentador de alambre mecanizado. Por lo tanto, no se puede realizar en modo autógeno ya que el electrodo consumible es una parte integral del proceso. Se puede utilizar un gas de protección adecuado (inerte o activo) para proteger el lecho de soldadura de la contaminación. Sin embargo, el metal de aporte se puede depositar en el cordón de soldadura a un ritmo más rápido y, por lo tanto, este proceso es productivo y económico. Si se realiza correctamente utilizando un conjunto óptimo de parámetros, puede producir una unión sólida y confiable.

Soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW) , conocida popularmente como soldadura de gas inerte de tungsteno (TIG), es un proceso de soldadura por fusión sofisticado en el que la unión se realiza mediante la formación de coalescencia debido a la fusión de las superficies de contacto. Aquí el arco eléctrico se constituye entre el material base conductor y el electrodo de tungsteno no consumible. Dado que el electrodo no es consumible, se requiere que el material de relleno se aplique por separado cuando existe suficiente espacio en la raíz. También es favorable para el modo autógeno de soldadura donde no se aplica relleno. También se aplica gas de protección, preferiblemente gas inerte como el argón, para proteger el baño de metal caliente durante la soldadura del oxígeno atmosférico. Aunque el proceso es comparativamente más lento, su capacidad para unir diversos metales y producir uniones fuertes y confiables lo convierte en un proceso favorable en muchas aplicaciones. La apariencia espléndida del cordón de soldadura y la unión sin defectos también son dos ventajas importantes. GMAW difiere de GTAW en muchos aspectos y sus diferencias se dan a continuación en forma de tabla.

Tabla:Diferencias entre los procesos de soldadura GMAW y GTAW

Electrodo consumible y no consumible: Durante la soldadura por arco, el arco eléctrico se establece entre un electrodo y materiales de trabajo conductores. La alta densidad de calor de este arco funde las superficies de contacto de los componentes principales, así como el metal de aporte, si se aplica. Cuando un electrodo se fusiona y, en consecuencia, se deposita en el cordón de soldadura durante la soldadura, se denomina electrodo consumible. En otras palabras, cuando el electrodo se consume para proporcionar relleno, se denomina electrodo consumible. En la soldadura por arco metálico con gas (GMAW), el electrodo es de tipo consumible ya que se funde debido al calentamiento del arco y posteriormente se deposita en el cordón de soldadura. Contrariamente a esto, en el proceso de soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW), el electrodo permanece intacto bajo un intenso calentamiento por arco. Dado que no se funde para depositar el metal de aporte necesario, es de tipo no consumible. En consecuencia, la vida útil del electrodo GTAW es mayor que la del electrodo GMAW.

Composición del material del electrodo: En GMAW, la composición metalúrgica del electrodo (o relleno) es más o menos la misma que la de los componentes principales, que se van a unir. GTAW siempre utiliza un electrodo de tungsteno puntiagudo, independientemente de la composición del material base. Sin embargo, algunos elementos de aleación (por ejemplo, torio, óxido de lantano, óxido de cerio, zirconia, etc.) también se agregan con tungsteno para mejorar varias características de soldadura como la emisividad de electrones, la erosión de electrodos, etc.

Posibilidad de realizar en modo autógeno: Se realiza un modo autógeno de soldadura sin aplicar ningún metal de aporte. Aquí la brecha de la raíz se mantiene mínima, generalmente cero. Durante la soldadura, solo las superficies de unión se fusionan mediante calentamiento mediante arco eléctrico y se dejan enfriar. El material fusionado de las dos superficies se mezcla y al enfriarse crea el cordón de soldadura. El proceso GMAW inherentemente deposita metal de aporte en el cordón de soldadura ya que utiliza un electrodo consumible. Por lo tanto, no se puede realizar en modo autógeno. Dado que la soldadura TIG utiliza un electrodo no consumible, puede realizarse ventajosamente en modo autógeno. De hecho, es uno de los procesos de soldadura preferidos para unir en modo autógeno.

Aplicación de metal de aporte externamente: No se requiere metal de aporte para aplicar desde una fuente externa en el proceso GMAW ya que el electrodo mismo actúa como metal de aporte. Sin embargo, en la soldadura TIG, el relleno se puede aplicar por separado si se desea. Aunque se prefiere TIG para la unión en modo autógeno, también se puede realizar en modo homogéneo o heterogéneo. El relleno en forma de varilla de diámetro pequeño se puede alimentar a la zona de soldadura debajo del arco eléctrico a una velocidad predeterminada constante. Esta varilla de aporte se funde debido al calentamiento por arco y deposita el aporte necesario. La composición de esta varilla de aporte puede ser similar a la del material de trabajo o puede ser diferente; sin embargo, debe ser compatible con el metal base, de lo contrario se producirá una junta defectuosa.

Gas de protección activo e inerte: El gas de protección se utiliza para proteger el cordón de soldadura caliente del oxígeno atmosférico mediante la creación de una capa protectora que rodea toda la zona de soldadura. También, directa o indirectamente, ayuda a reducir el nivel de salpicaduras, estabiliza el arco y mejora las propiedades del cordón de soldadura. Este gas de protección puede ser inerte o también un gas activo. Un gas protector activo puede mostrar una mejor capacidad en ciertas situaciones. Dichos gases también pueden inducir elementos químicos en el cordón de soldadura para mejorar varias propiedades mecánicas de la unión. El proceso GMAW puede utilizar ambos tipos de gas de protección; y, en consecuencia, se puede clasificar en dos grupos:gas inerte metálico (MIG) y gas activo metálico (MAG). MIG utiliza solo gas inerte como argón, helio, etc. MAG utiliza gas activo como dióxido de carbono, oxígeno, etc., generalmente mezclado con gas inerte en diferentes proporciones. Por otro lado, el proceso de soldadura GTAW o TIG utiliza únicamente gas inerte, predominantemente argón.

GMAW es un proceso más rápido en comparación con TIG: En el proceso GMAW, el electrodo en forma de alambre de pequeño diámetro y enrollado en una piscina se alimenta continuamente mediante un arreglo mecanizado adecuado. Por lo tanto, el relleno se puede depositar a un ritmo más rápido y, en consecuencia, este proceso de soldadura es altamente productivo en comparación con la soldadura TIG.

Nivel de salpicadura y apariencia: Las salpicaduras son pequeñas gotas de metal de filtro fundido que se producen debido a la dispersión del arco y salen de la zona de soldadura. Esta salpicadura provoca la pérdida de metal de aporte y, por lo tanto, una tasa de deposición de relleno no uniforme que, en ocasiones, conduce a varios defectos de soldadura, incluido el refuerzo negativo y la imprecisión dimensional. También dificulta la apariencia y requiere esmerilado después de la soldadura para su remoción. Muchos procesos de soldadura por arco producen salpicaduras, incluida la GMAW. No se puede realizar sin salpicaduras incluso si se utiliza un conjunto óptimo de parámetros de proceso y se emplea una técnica de soldadura adecuada. La soldadura TIG generalmente no produce salpicaduras a menos que la superficie del material de trabajo no esté limpia. El cordón de soldadura producido por la soldadura TIG es suave y superficialmente atractivo.

Competencia del soldador: GMAW es bastante más fácil de realizar ya que la mayoría de los movimientos están automatizados. Incluso el movimiento de la antorcha se puede automatizar mediante una disposición adecuada. Establecer el arco también es más fácil. En comparación con esto, la soldadura TIG es un proceso sofisticado y, por lo tanto, requiere un soldador experimentado para realizar la soldadura sin problemas, sin soplado de arco o terminación de arco no deseada. Establecer el arco es crucial ya que el electrodo de tungsteno puede adherirse a la superficie de trabajo y provocar un defecto de inclusión de tungsteno.

En este artículo se presenta una comparación científica entre la soldadura por arco metálico con gas (GMAW) y la soldadura por arco con tungsteno y gas (GTAW). El autor también sugiere que revise las siguientes referencias para una mejor comprensión del tema.

• Soldadura de gas inerte de tungsteno (TIG o GTA) por TWI-Global.com.
• Manual de soldadura por arco metálico con gas de W. H. Minnick (2007, Goodheart Willcox).
• Soldadura básica TIG y MIG (GTAW y GMAW) por I. H. Griffin, E. M. Roden y C. W. Briggs (3 ^rd edición, Delmar Cengage Learning).