La soldadura por arco de plasma de polaridad variable (VPPAW), es decir, la soldadura por arco de plasma AC de onda cuadrada asimétrica, es un nuevo proceso de soldadura eficaz desarrollado para el aluminio y sus aleaciones.
Esta técnica de soldadura combina las ventajas de la soldadura TIG de polaridad variable y de la soldadura por arco de plasma. Permite ajustar de forma independiente parámetros clave como la frecuencia de la corriente, la amplitud y la relación entre el tiempo de paso de la semionda positiva y negativa para satisfacer los requisitos específicos del proceso de soldadura.
Esto da lugar a una distribución más razonable del calor del arco, minimizando la pérdida del electrodo de tungsteno y garantizando que la soldadura se funda y elimine automáticamente cualquier película de óxido en la superficie. Además, la alta densidad de energía, la velocidad y la fuerte fuerza del arco eléctrico del haz de plasma pueden crear eficazmente un baño de fusión penetrante, lo que permite soldar por una cara y por las dos. soldadura de aluminio placas de aleación.
El arco de plasma de polaridad variable tecnología de soldadura se utiliza principalmente para la soldadura de diversas aleaciones de aluminio.
El grosor de aleación de aluminio que puede conseguirse en una sola pasada de soldadura es de 25,4 mm.
VPPAW, o Polaridad Variable Arco de plasma Welding, es conocida por su capacidad de ajustar independientemente la amplitud de la corriente positiva (DCEN), la amplitud de la corriente de polaridad inversa (DCEP) y la relación de duración de la corriente de polaridad positiva e inversa en cada ciclo. Esta característica contribuye tanto a mejorar la penetración de la soldadura como a eliminar la película de óxido de aleación de aluminio.
En la soldadura de aleaciones de aluminio, VPPAW emplea el pequeño orificio vertical ascendente proceso de soldadura, que no sólo ayuda a la formación de la soldadura en la parte delantera, sino que también facilita la liberación de hidrógeno del baño de fusión, reduciendo así los defectos de porosidad en la aleación de aluminio. Como resultado, este método se conoce como la técnica de "soldadura con cero defectos".
Fig. 1a: Diagrama de soldadura
Fig. 1b: Forma de onda de polaridad variable
La Fig. 1 muestra la soldadura vertical de la perforación VPPA y la forma de onda de la corriente común.
Para disminuir el desperdicio del electrodo de wolframio, la amplitud de la corriente de polaridad inversa es mayor que la de la polaridad positiva, con una relación de anchura de impulso de polaridad positiva a negativa de aproximadamente 19:4.
Según estudios extranjeros, los parámetros de amplitud y anchura de pulso para polaridades positivas y negativas pueden variar ligeramente para diferentes aleaciones de aluminiocomo se muestra en la Tabla 1.
Tabla 1: Parámetros de soldadura de diversas aleaciones de aluminio (espesor de chapa de 5 mm)
| Materiales de aleación de aluminio | DCEN tiempo/ms | Tiempo DCEP/ms | Corriente DCEN/A | Corriente DCEP/A |
| 5456 | 19 | 3 | 130 | 185 |
| 2219 | 19 | 3 | 140 | 180 |
| 5086 | 19 | 4 | 145 | 180 |
Existen dos tipos principales de arco de plasma técnicas de soldadurael método de penetración y el método del ojo de la cerradura.
Para soldaduras finas, se suele utilizar el método de fusión, mientras que para soldaduras gruesas, se utiliza más a menudo el método de orificios pequeños.
Cuando se utiliza el método del ojo de cerradura, el arco de plasma funde completamente la soldadura y crea un ojo de cerradura que penetra en el material bajo la fuerza del flujo de plasma.
A continuación, se empuja el metal fundido alrededor del ojo de la cerradura.
A medida que el arco de plasma se desplaza en la dirección de soldadura, el metal fundido fluye a lo largo de la pared del baño de soldadura y se solidifica tanto en la parte delantera como en la trasera, lo que da lugar a soldaduras de una o dos caras.
Las investigaciones realizadas por Boeing Company, Hobart Company y el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA han demostrado que el ojo de cerradura soldadura por arco de plasma es el método más eficaz para soldar aleaciones de aluminio.
En comparación con los Soldadura TIG, la técnica de soldadura VPPA de orificios pequeños presenta muchas cualidades ventajosas en el proceso de soldadura.
En el ojo de la cerradura plasma soldadura por arco el arco de plasma y el flujo de gas iónico a través del ojo de la cerradura desempeñan un papel importante en el lavado.
En comparación con otros métodos de soldaduraEl arco de plasma y el flujo de gas iónico a través del ojo de la cerradura eliminan cualquier gas que, de otro modo, crearía poros en el metal fundido y arrastraría las inclusiones de escoria.
Reiner knock descubrió que cuando se realizaba la soldadura por arco de plasma de ojo de cerradura de polaridad inversa de aleaciones de aluminio, la porosidad se reducía significativamente en comparación con la soldadura TIG. El efecto de la soldadura en aluminio puro fue aún más pronunciado, resultando en una porosidad prácticamente nula.
Lectura relacionada: Soldadura MIG frente a TIG
El arco de plasma tiene una potente capacidad de penetración y es capaz de soldar aleaciones de aluminio de 6 mm de grosor en varias posiciones.
Los resultados de la investigación indican que, para placas planas soldadas a tope con un alambre de soldadura sin relleno, la máxima pasada única espesor de soldadura es de 8 mm.
Cuando se sueldan materiales más gruesos, debe emplearse el método de soldadura vertical.
Paso único soldadura por penetración para aleaciones de aluminio de menos de 15,9 mm de espesor.
Complejo juntas de soldadura suelen ser necesarios para aleaciones de aluminio de espesor superior a 15,9 mm.
Actualmente, las aleaciones de aluminio de 25,4 mm de espesor pueden someterse a una soldadura por penetración de una sola pasada.
Actualmente, el espesor máximo de soldadura en una sola pasada no parece estar limitado por el método de soldadura en sí, sino más bien por la potencia de la potencia de soldadura fuente.
Al aumentar la potencia nominal del fuente de potencia de soldadurase pueden soldar materiales más gruesos.
La deformación por flexión de la pieza soldada tras la soldadura se reduce debido a la gran capacidad de penetración de la soldadura por arco de plasma, que da lugar a un calentamiento concentrado y a una pequeña zona de fusión, así como a un calentamiento uniforme de ambos lados de la pieza soldada mediante la soldadura por chavetero.
En comparación con los métodos de soldadura tradicionales, la soldadura por arco de plasma reduce significativamente la deformación por flexión de la pieza soldada.
En límite elástico de la costura de soldadura por arco de plasma no difiere significativamente de la costura de soldadura TIG después de la soldadura. Sin embargo, si se retira y engrosa la costura de raíz, el límite elástico de la costura de soldadura por arco de plasma de ojo de cerradura es superior al de la costura de soldadura TIG. Esto indica que la soldadura por arco de plasma tiene mayor calidad que otros métodos de soldadura por arco, con mejores propiedades mecánicas y mínima deformación de la soldadura.
Debido a su alta densidad de energía y a su gran penetrabilidad, la soldadura por arco de plasma tiene un gran espesor soldable. Esto la hace ideal para soldadura de chapasya que reduce el número de pasadas de soldadura y minimiza defectos como la porosidad y las inclusiones de escoria.
El resultado uniones soldadas tienen una deformación mínima, lo que reduce la necesidad de inspecciones y reparaciones posteriores a la soldadura. Además, la ranura puede utilizarse para juntas y es menos sensible a la contaminación por aceite, por lo que requiere menos preparación antes de la soldadura.
En comparación con la soldadura TIG y MIG, la soldadura por arco de plasma es más eficaz y rentable. Es un método de soldadura de alta eficiencia y bajo coste.
1. Existen numerosas variables en parámetros de soldadura con una estrecha gama de especificaciones.
2. El proceso de soldadura utilizado es el método de soldadura vertical ascendente, que sólo puede realizarse automáticamente.
3. La calidad de la soldadura depende en gran medida de la pistola de soldar, y la boquilla tiene una vida útil limitada.
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