Introducción al soplete para soldadura GMAW

El soplete para soldadura de arco con gas protector químicamente activo, también conocido como soplete para soldadura MIG o MAG,  utiliza como fuente de calor el arco eléctrico producido entre el electrodo revestido y la pieza a soldar, para así fundir el metal, bajo la protección de un gas. Por la función que desempeña, este es el componente principal de los equipos de soldadura. Como el dispositivo para realizar procesos de soldadura de manera directa, nuestro soplete tiene un papel determinante en la calidad y eficiencia de los procesos de soldadura, entre otros factores.

Principales funciones del soplete GMAW

1. La corriente para realizar la soldadura es transmitida a la varilla a través de una punta de contacto, hasta formar un arco eléctrico entre dicha varilla y la pieza a soldar. La transmisión estable y continua de la corriente garantiza excelentes procesos de combustión del arco eléctrico.

2. La pistola para soldadura esta en capacidad de realizar el proceso de soldadura y suministrar varillas de diferentes materiales y con diferentes especificaciones.

3. Ofrece un flujo constante de gas de protección para la zona donde se produce el arco eléctrico, con el fin de evitar posibles daños que el aire pueda producir al metal fundido.

4. Cuenta con un sistema de control del encendido y apagado de la potencia, el cual ofrece mayor facilidad y seguridad durante el encendido o detención de los procesos de soldadura.

5. también esta en capacidad de ajustar los niveles de corriente, con el fin de controlar la velocidad de suministro de varilla.

Los requerimientos básicos de las pistolas para soldadura MAG/MIG, incluyen, buena conductividad, suministro estable de varilla, gas con altos niveles de protección y sistema de control confiable, para garantizar procesos estables de soldadura de arco. Adicionalmente, con el rápido desarrollo de la industria de soldadura, existen varios tipos de productos, como por ejemplo el soplete para soldadura GMAW esta clasificado en diferentes series de productos.

A. Pistola de carrete

Este tipo de pistola integra la pistola para soldadura con un carrete de suministro de varilla. Dicho carrete tiene la función de enviar la varilla, de manera directa, al interior de la pistola, lo cual mejora considerablemente, el proceso de alimentación, el  funcionamiento y la estabilidad del equipo, ya que la varilla se desplaza un corta distancia y se ejerce una menor resistencia sobre ella. Además, el dispositivo de ajuste de la corriente de soldadura se encuentra montado sobre la manija de la pistola, para mayor facilidad en su uso.
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                Fig. 1  Diagrama de la pistola de carrete MIG/MAG

En la figura, (1)-(6) se presenta el método de ensamble de la pistola, mientras que de la (7)-(19) se relaciona con el ensamble del  sistema de suministro de varilla, entre la  (20)-(26) se muestra el proceso de ensamble del cable y entre la (27)-(37) el ensamble de la cubierta del disparador.

Este método de suministro de varilla es ampliamente utilizado en los procesos de soldadura  ya que ofrece procesos de suministro con gran uniformidad, utilizando cables delgados, cuyos diámetros son menores a 1.0mm. Entre tanto, el cable es utilizado para conexiones entre la pistola para soldadura y la máquina de soldadura, permitiéndole al usuario incrementar la longitud del cable, de acuerdo a su uso. De ser necesario, el cable puede incrementar en 10m, el radio de operación de la pistola para soldadura.

El motor de la pistola de carrete esta instalado sobre la empuñadura de la misma. Teniendo en cuenta las limitaciones en términos de volumen, generalmente se utiliza motores DC con velocidad ajustable y de tamaño pequeño, cuya potencia es de tan solo 10W. Actualmente, algunas pistolas de carrete cuenta con motor de impulso o motor servo AC. Después de todo, la potencia del motor es el parámetro que decide si la pistola de carrete se utiliza solo para procesos de soldadura con varillas delgadas.

B. Pistola de soldadura con suministro de varilla

Este es el equipo de soldadura con protección de gas mas utilizado, el cual cuenta con una estructura sencilla, de fácil operación y mantenimiento, el cual utiliza un método de suministro de varilla como sistema de alimentación. Dicho dispositivo especial, esta encargado de enviar el cable, al interior de la pistola, a través de una manguera.

A medida que aumenta la longitud de dicha manguera, los niveles de resistencia en el proceso de alimentación también aumentan, reduciendo al mismo tiempo la estabilidad de este proceso. Por lo tanto, la manguera para suministro de la varilla no debe ser larga; una longitud apropiada puede estar entre los 2m y los 5m. A continuación presentamos algunas imágenes de la estructura de una pistola de soldadura con suministro de varilla, de tipo estándar.

 Fig. 2 Diagrama de la pistola de soldadura con suministro de varilla MIG/MAG

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La pistola de soldadura con suministro de varilla MIG/MAG está compuesta principalmente de un ensamblaje del cuello de la pistola, el ensamblaje del cable y el ensamblaje del conector trasero. El ensamblaje del cuello de la pistola consiste de boquilla, junta, punta de contacto, difusor, aislante, tubo frontal de la pistola y cuello curvo de la pistola. El ensamblaje del cable está compuesto de micro interruptor, gatillo, resorte del gatillo, manija frontal de la pistola, soporte del cable del resorte frontal y el cable.

El ensamblaje del conector trasero está compuesto de soporte del cable del resorte trasero, manija de la pistola trasera, manguera de alimentación de alambre, ensamblaje de la entrada de gas y dos clavijas. Se utiliza principalmente para conectar el dispositivo de alimentación de alambre para una alimentación suave, para transmitir corriente de soldadura y voltaje, para transferir el gas y unirlo con la señal de control.

La punta de contacto está diseñada con características como la buena conductividad, resistencia al desgaste y buena durabilidad. Usualmente está hecha de cobre rojo. El CuCrZr también puede emplearse para mejorar la resistencia al desgaste. Cuando el diámetro del alambre es menor a 1.0mm, la apertura de la punta de contacto es mayor a 0.1mm. Es mayor a 0.15mm a 0.20mm cuando el diámetro del cable es mayor a 1.0mm. La apertura apropiada puede garantizar una excelente conductividad y una suave alimentación del alambre.

Hecha de cobre rojo, la boquilla puede producirse con alta resistencia a la temperatura, salpicaduras, adhesión y abrasión. Su forme es de tipo cónico cilíndrico y de tipo de paso cilíndrico, que se muestran a continuación. Generalmente, el flujo de gas blindado desde la boquilla de paso cilíndrica puede mantener larga distancia comparativamente en estado de turbulencia. Por tanto, es mucho mejor para proteger el arco eléctrico. 

Fig. 3 Boquilla Cónica Cilíndrica    Fig. 4 Boquilla Paso Cilíndrica       

Diagrama esquemático                    Diagrama esquemático

La manguera de alimentación de alambre tiene dos tipos: uno es producido por el devanado del cable de acero del resorte o el cable de acero inoxidable. Esta clase de manguera de alimentación del cable puede ajustarse por la transmisión del acero duro, acero inoxidable o el cable de soldadura de cobre. Su pared interior puede ser suave para generar poca resistencia. La rigidez de la manguera de alimentación de alambre debe ser lo suficientemente buena para asegurar un largo radio de curvatura y para facilitar reduciendo la resistencia de la alimentación del cable. El diámetro interno de la manguera de alimentación de alambre no es mayor a 1.5 puntos del diámetro del cable.

La otra clase es el revestimiento del cable en Teflón plástico. Para el material adoptado tiene la función de auto lubricación, la resistencia de la alimentación del cable es cerca de un tercio del revestimiento del cable de acero. El revestimiento de Teflón se usa principalmente para la transmisión de cables de aluminio por la soldadura del arco de argón de metal.

La siguiente imagen muestra la estructura seccional del cable eléctrico. El cable debe tener buena suavidad y elasticidad.
                                                        

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                          Fig. 5 Diagrama esquemático de la sección del cable
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① Tubo interno del gas
② Conductor de cobre
③ Capa de aislamiento
④ Cable de control
⑤ Cubierta del cable

Gracias a que la transmisión del cable está completado mediante un alimentador de cable especial, la pistola de soldadura con suministro de varilla no se limitará al volumen ni al peso. El alimentador de cable con diferentes especificaciones puede transmitir el cable con diferente diámetro. Al usar la pistola de soldadura con suministro de varilla, y escogiendo la punta de contacto apropiada y el revestimiento de cable de acuerdo con el diámetro del cable, puede satisfacerse las necesidades de soldadura.

En la actualidad, las empresas que fabrican máquinas de soldadura en diferentes regiones desarrollan la pistola de soldadura con suministro de varilla con un carácter propio; por ejemplo, podemos encontrar en el mercado la pistola de soldadura tipo asiático, tipo europeo y tipo americano. El adaptador que conecta la pistola de soldadura con el alimentador del cable también tiene diferentes tipos como el tipo Panasonic, el tipo OTC, el tipo europeo, el tipo Miller y el tipo Lincoln. Pero esas clases de adaptadores tiene la misma función de transmitir cable y gas blindado, que conduce corriente y voltaje de soldadura, así como señal de entrega de control.

El adaptador europeo es aplicado ampliamente en toda Europa. Éste integra las funciones de transmisión de corriente de soldadura, voltaje, y señal de cable y control unidos. Es muy conveniente de instalar y desmontar el adaptador con el alimentador de cable. La siguiente imagen es el diagrama esquemático del adaptador europeo.   

Fig. 6 Diagrama esquemático del adaptador europeo

C. Pistola de presión y arrastre

La pistola de presión y arrastre es la nueva herramienta de soldadura y está desarrollada mediante la absorción de las ventajas de la pistola de soldadura con suministro de varilla y la pistola de carrete. La manguera del alimentador del cable puede alargarse a 15m o más, lo que agranda el radio operacional de la soldadura semi-automática. El micro motor se instala en la manija de soldadura de alimentación del cable como fuente de energía para el paso del cable.

Durante el proceso de soldadura, el cable en alimentado principalmente por la fuerza de dirección del alimentador del cable. El motor de paso del cable en la manija provee fuerza de empuje auxiliar. La acción combinada de dos fuerzas puede ayudar a superar la resistencia del cable en la manguera. Generalmente, el motor de alimentación del cable ofrece la fuerza principal para asegurar la alimentación del cable con velocidad constante. El motor para el paso del cable juega el rol de fortalecer el cable en cualquier momento.

El usuario debe ajustar la fuerza de dirección y la fuerza de arrastre de manera sincronizada lo máximo posible, pero poner énfasis en la fuerza de dirección. Durante el proceso de la alimentación del cable, éste siempre debe mantenerse en una posición fuerte. Este punto es particularmente importante para la transmisión a larga distancia del cable de soldadura de aluminio. Luego, la fuerza de arrastre debe estar un poco encima de la fuerza de dirección. Las dos fuerzas deben mantener una cierta proporción del radio para asegurar la sincronización.     

Fig. 7 Diagrama esquemático Pistola de presión y arrastre MIG/MAG

La pistola de presión y arrastre tiene ventajas irremplazables, comparada con la pistola de soldadura de tipo sólo alimentación de cable y el tipo de carrete. Es la combinación de dos tipos de pistolas de soldadura. Pero la pistola de presión y arrastre tiene una estructura compleja: el ajuste anterior a la soldadura es pesado, por lo que esta pistola se utiliza más en soldadura de arco de metal de cable de aluminio o de soldadura en condiciones especiales.

La soldadura de gas blindado se desarrolla rápidamente por sus características principales de alta eficiencia y ahorro de energía; es el proceso significativo de soldadura en la industria. Actualmente, el concepto de bajo carbón, bajo consumo de energía, baja emisión de CO₂ y poca polución lidera el desarrollo de la economía. Para completar