Dominar la soldadura orbital: Herramientas de capacitación esenciales para la futura fuerza laboral

Capacitación en soldadura orbital: Herramientas para la fuerza laboral de soldadura emergente

Jason Miller, Welding

Encontrar soldadores calificados se está volviendo difícil y solo se volverá más difícil en el futuro próximo. Según la American Welding Society (AWS), más de la mitad de la fuerza laboral de soldadores existente se acerca a la jubilación; la edad promedio de un soldador es 55. Para 2020, el país podría tener una escasez de hasta 291,000 soldadores.

Un medio para abordar esta escasez es a través de sistemas automatizados, que producen más trabajo con menos personas. Desde su introducción en la década de 1960, la soldadura automática por arco de tungsteno con gas (GTAW) orbital ha ganado popularidad en una variedad de industrias en las que la integridad máxima contra fugas, alto rendimiento o ultra-limpieza son de suma importancia. Los sistemas automatizados de soldadura orbital mejoran la capacidad del operador para hacer soldaduras controladas, repetibles, de alta calidad y bien documentadas. La ventaja clave del GTAW es su control preciso de la entrada de calor, lo que hace que la soldadura orbital sea uno de los procesos preferidos para unir metales de calibre delgado y para soldar en proximidad cercana a componentes sensibles al calor.

La soldadura orbital automatizada, sin embargo, no disminuye la necesidad de una fuerza laboral de soldadura educada y bien entrenada. Una máquina automática no niega la necesidad de experiencia humana. Discutiblemente, la automatización requiere aún más capacitación, no menos. Los operadores de soldadura aún deben poseer todo el conocimiento básico de la industria: composiciones de materiales, metalurgia, configuración, purga (respaldado) y gases de protección, potencia y voltajes, dinámica del charco de soldadura, tamaño de electrodo y configuraciones de punta. Pero, además, deben entender cómo opera el sistema de soldadura automatizado, cómo reaccionará a diferentes entradas y qué documentación requerir a los proveedores de materiales.

Consideraciones para la capacitación en soldadura orbital

El mercado ofrece una variedad de programas de capacitación para operadores de máquinas GTAW automáticas. Algunos programas duran tan solo dos días, mientras que otros pueden durar hasta una semana. Si bien los programas de capacitación prolongados pueden interrumpir las operaciones, los beneficios a largo plazo superan con creces las desventajas temporales.

Al seleccionar un programa, busque especificidad y detalle técnico, así como oportunidades de aprendizaje práctico. Revise los materiales de capacitación y evalúe su calidad para asegurar que sean útiles para las necesidades específicas de su equipo. Por ejemplo, los programas de capacitación de calidad en soldadura orbital educarán a sus operadores de soldadura para situaciones en las que la composición del material de los dos metales que se sueldan es disímil.

El nivel de experiencia del instructor es tan importante como el contenido en un programa de capacitación. Busque programas impartidos por instructores de soldadura certificados e investigue. Una sola mala soldadura puede resultar en una pérdida perjudicial de materiales —costando a su organización más que un programa de capacitación de calidad.

Los estudiantes deben aprender que el objetivo de la soldadura automática es producir niveles de corriente de soldadura precisos y repetibles durante cada ciclo de soldadura. Los buenos programas de capacitación explican el proceso de tecnología de soldadura orbital —incluyendo principios de operación, ventajas, limitaciones, problemas y variables. Para preparar a los aprendices para el equipo que se espera que dominen en el trabajo, los instructores deben cubrir las fuentes de alimentación en profundidad.

Entender los gases en el proceso de soldadura orbital

Gases de protección

Al evaluar programas de capacitación en soldadura orbital, observe la cantidad de instrucción dedicada a los gases de protección y la importancia de la purga. Los aprendices deben aprender cómo los gases de protección protegen el electrodo y el metal de soldadura fundido de la contaminación atmosférica. Los gases más comunes utilizados para protección en GTAW son argón, helio y mezclas de los dos —típicamente utilizados para aplicaciones especiales.

Los soldadores deben conocer la proporción preferida de helio a argón. El factor principal que influye en la efectividad de la protección es la densidad del gas. El argón, que es 1.33 veces más denso que el aire, cubre efectivamente el área de soldadura y desplaza la atmósfera. El helio tiene menos densidad y tiende a subir en lugar de fluir hacia el área de trabajo. Para producir una protección equivalente, el flujo de helio debe ser dos o tres veces el flujo de argón.

Los gases de protección pueden afectar las propiedades metalúrgicas de algunos materiales. Generalmente, el arco es más silencioso y estable cuando está protegido por argón en lugar de otros gases. Los costos unitarios más bajos y los requisitos de tasa de flujo más bajos del argón lo convierten en la opción preferida. Tener el conocimiento para hacer un juicio adecuado en la elección del gas de protección es crítico.

Purga de gas

El éxito de los trabajos de soldadura orbital puede verse muy afectado por el uso de técnicas adecuadas de purga de gas, también conocidas como gas de respaldo. Muchos soldadores experimentados no entienden la importancia de este concepto básico. Algunas personas en la industria de la soldadura consideran la purga de gas como el talón de Aquiles de la soldadura. Los programas de capacitación deben enseñar los principios de la purga, incluyendo cómo calcular el tiempo de purga.

La selección adecuada del gas de purga, típicamente argón, es el primer paso para una purga exitosa. El argón está disponible en niveles variables de pureza; seleccionar el nivel adecuado para el resultado deseado es esencial. Definir y establecer el flujo y la presión correctos a través de la tubería o tubería, y a través de la junta de soldadura, es uno de los pasos procedimentales más importantes que se pueden tomar para asegurar una soldadura exitosa. Por el contrario, es uno de los áreas más probables para problemas si no se maneja adecuadamente. La purga de gas hecha incorrectamente o no en absoluto puede arruinar sistemas de fabricación enteros. La presión interna ayuda a mantener el cordón de soldadura al ras de la superficie interior de la pared de los componentes que se sueldan, mientras que el flujo adecuado ayudará a mantener el metal de soldadura y la zona afectada por el calor limpios.

Seleccionar materiales de calidad para soldaduras

Las soldaduras de calidad comienzan con el material. Incluso el mejor sistema de soldadura orbital no puede compensar el material pobre utilizado para fabricar tuberías, accesorios u otros componentes. La capacitación efectiva en materiales debe abordar temas relacionados con la composición y metalurgia, incluyendo cómo el contenido de azufre afecta la calidad de la soldadura.

Hay cuatro familias principales de materiales: aceros suaves, aleaciones de níquel, metales refractarios y reactivos, y aceros inoxidables. Las personas en programas de capacitación en soldadura orbital deben aprender cómo inspeccionar todos los materiales entrantes y certificaciones de materiales, así como cómo evaluar la documentación.

Aceros suaves

Para aceros suaves, es importante recordar que la calidad de las soldaduras orbitales está altamente influenciada por el contenido de impurezas del metal base —las cantidades traza de azufre, fósforo, oxígeno, etc. Además, la fragilización por hidrógeno de estas aleaciones es un problema si hay contaminación por hidrocarburos o vapor de agua presente.

Aleaciones de níquel

Las aleaciones de níquel ofrecen excelentes propiedades de material y son ideales para aplicaciones altamente corrosivas, pero las aleaciones de níquel pueden ser más difíciles de soldar debido a su susceptibilidad al agrietamiento.

Metales refractarios y reactivos

La soldadura orbital es el proceso de soldadura más ampliamente utilizado para unir tuberías y tubos de metales refractarios y reactivos. Los metales refractarios (molibdeno, tantalio, etc.) y metales reactivos (titanio, circonio, etc.) se oxidan fácilmente a temperaturas elevadas a menos que estén protegidos por una cubierta de gas inerte. Para estos metales y aleaciones, la soldadura orbital GTAW puede proporcionar una alta concentración de calor, el mayor control sobre la entrada de calor y la mejor protección de gas inerte de cualquier proceso de soldadura por arco.

Aceros inoxidables

Los aceros inoxidables tienen una excelente resistencia a la corrosión debido al mínimo 10.5% de cromo que les ayuda a crear una capa de óxido instantánea para proteger los otros elementos dentro del material. Estos otros elementos ayudan a definir la microestructura del material como Austenita, Ferrita o una mezcla equilibrada de las dos encontrada en el Acero Inoxidable Dúplex. Los aceros inoxidables se consideran generalmente soldables, pero las diferentes microestructuras tienen diferentes consideraciones que deben abordarse al soldar.

Contenido de azufre

Otro factor importante en la soldadura orbital es el contenido de azufre de los materiales. El azufre a menudo se agrega al material para hacerlo más fácil de mecanizar y formar. En la soldadura, el nivel de azufre puede cambiar la tensión superficial de la soldadura, afectando el flujo de calor y las características de penetración del material. Es especialmente crítico que los aprendices de soldadura orbital aprendan la importancia del diferencial de azufre entre los componentes que se sueldan. Intentar soldar componentes con una diferencia significativa en el contenido de azufre probablemente producirá un desplazamiento del cordón hacia el componente con menor contenido de azufre, potencialmente causando que el cordón de soldadura falte parcialmente la junta.

Conocimiento

La creciente escasez de soldadores afecta la fabricación global del mañana. La soldadura orbital automática, que puede producir más salida con menos personas dependiendo del trabajo específico, equipo y conjuntos de habilidades, puede ayudar a combatir el problema. Existe el concepto erróneo de que la automatización asociada con los sistemas de soldadura orbital elimina la necesidad de capacitación, ya que la máquina está haciendo la soldadura. Pero lo contrario es cierto: una capacitación completa y actualizada es más esencial que nunca para los soldadores. Solo a través de una capacitación de calidad impartida por instructores certificados pueden los operadores de equipos de soldadura orbital adquirir las habilidades complejas —más allá de hacer conexiones y realizar soldaduras— necesarias para cumplir con los criterios de aceptación estrictos en el entorno de soldadura de hoy.

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