Planta de soldar microalambre

En este artículo se mencionan las partes principales de una planta de soldar microalambre tipo inversor. También se explica de manera general la función que las partes eléctricas o electrónicas desempeñan dentro del equipo.

Una soldadora de microalambre se compone de diferentes partes las cuales describimos brevemente a continuación:

Fuente de voltaje: Es una fuente de voltaje directo constante. El voltaje de salida se puede regular por el usuario de 19v a 35v o incluso más para soldadoras de alto amperaje.

En soldadoras tipo transformador se utilizan cambiadores de derivación o taps para la selección del voltaje de salida.  En ese tipo de soldadoras el usuario tiene la opción de seleccionar entre 4 y 7 diferentes voltajes. Pero al momento de soldar el voltaje tiene a bajar y no se mantiene estable.

En soldadoras tipo inversor el control de voltaje es más preciso. Al momento que se detecta una calidad de voltaje el sistema de control automáticamente la compensa la caída de voltaje proporcionando mayor corriente de salida lo cual a su vez aumenta el voltaje de salida.

Alimentador de alambre o alimentador de electrodo: Consiste de un motor que hace girar unos rodillos, los cuales impulsan el microalambre hacia la antorcha. Al mismo tiempo que el microalambre es alimentado hacia la antorcha, este se va desenrollando del rollo de microalambre. El soporte o portarrollos debe permitir que el rollo de microalambre gire libremente.

Controlador de Velocidad del alambre: Es un sistema eléctrico o electrónico que regula la velocidad del motor del alimentador. Casi siempre se utilizan motores de voltaje directo, ya que, comparado con los motores de voltaje alterno, es más sencillo controlar su velocidad por medio de regulación de ancho de pulso (PWM).  La manera en la que se controla la velocidad del microalambre o electrodo influye en la calidad de la soldadura final, y en la facilidad de aplicación de la misma. Hay dos maneras comunes que se utilizan para regular la velocidad de alimentación:

• Velocidad constante: consiste en hacer girar el motor del alimentador a una velocidad constante para alimentar el microalambre.
• Corriente Constante: consiste en aplicar el alambre a una velocidad adecuada para mantener constante la corriente de soldadura.

Tanque de gas: El tipo de gas depende del tipo de microalambre a utilizar, inclusive existe microalambre para utilizarse sin gas. La soldadura con gas es más económica a largo plazo, aunque esto implique una inversión inicial para la compra del tanque. Los gases más utilizados son el argón, el co2 y mezcla.

Flujómetro/regulador de gas: Los tanques de gas para soldar con microalambre, al igual que los tanques de gas LP para uso doméstico, deben utilizar un regulador de presión y un flujómetro para suministrar de manera constante un flujo de entre 5 y 15 litros por minuto.

Antorcha: Es un conducto flexible, que da al usuario la libertad de moverse y aplicar la soldadura en donde necesite y en diferentes posiciones.

Dentro del conducto de la antorcha contiene las siguientes partes:

• Liner: conducto flexible de acero, a través de la cual se desliza el microalambre.
• Manguera de gas: manguera de plástico por donde fluye el gas.
• Cable de corriente: conduce la corriente necesaria para realizar la soldadura.
• Cable del gatillo: cable de dos polos que conecta hacia el gatillo de la antorcha.

En el extremo de la antorcha se encuentra el maneral o cabezal que está diseñado para ser sujetado manualmente por el usuario y poder usar la planta de soldar microalambre con comodidad. El maneral cuenta con un botón que al ser presionado inicia el proceso de soldadura. En el maneral va colocado un conducto rígido llamado cuello de ganso que conduce finalmente hacia el punto de soldadura. En el extremo del cuello de ganso se encuentran las siguientes partes:

-punta de contacto: es una pieza cilíndrica de cobre con un orificio por donde pasa el alambre. Maximiza el flujo de corriente eléctrica hacia el microalambre.

-difusor de gas: suaviza  la salida de gas, permite un ahorro de gas y al mismo tiempo hace que el gas cubra una mayor superficie de soldadura.

-tobera: protege la punta de contacto de las condiciones de soldadura y redirige el gas hacia el punto de soldadura.

Funcionamiento del sistema

La planta de soldar microalambre, al igual que muchos de los aparatos electrónicos, cuenta con una etapa de rectificación de voltaje. Debido a que los suministros de voltaje más comunes son 127VCA o 220VCA en voltaje alterno, muchas soldadoras tienen la opción de conectarse a cualquiera de esos voltajes. En el siguiente diagrama se muestra la etapa de rectificación en este tipo de equipos.

Cuando la máquina se conecta a 220v, los capacitores se cargan por medio de los termistores R_CHARGE y el relevador S_IN se activa cuando la máquina esta lista para soldar. En este caso, el voltaje entre las terminales Vin es de 220v x   = 311VCD aproximadamente.

Cuando se conecta a 127v también se activa el relevador S₁₂₇  que permite la duplicación del voltaje y el voltaje entre las terminales Vin es de 2 x 127v x   = 359VCD aproximadamente.

La siguiente fase es la de inversión de voltaje, que se lleva a cabo mediante un puente completo como se muestra en la siguiente figura. Los transistores invierten la polaridad del voltaje Vin a una frecuencia de 15khz a 100khz produciendo el voltaje AC_in de onda cuadrada que cambia de V_in a -V_in  y viceversa a la frecuencia mencionada, como se muestra en la siguiente gráfica.

El voltaje AC_in alimenta al transformador T_SDOWN el cual lo reduce a un voltaje de 50v-70V de onda cuadrada dependiendo de las características de la soldadora. El puente de diodos P_out rectifica este voltaje convirtiéndolo en un voltaje directo V_P con ancho de pulso modulado (ver gráfica anterior). Es necesario utilizar el inductor LF2 para suavizar el voltaje de salida, y poder entregar un voltaje continuo V_W a la soldadura, como se muestra en la gráfica anterior.

Al soldar, el controlador de ancho de pulso PWM lee el voltaje de soldadura V_W y lo utiliza como retroalimentación para ajustar el ancho de pulso, el cual es proporcional al voltaje de soldadura V_W. De esta manera el controlador PWM debe mantener el voltaje V_W igual al indicado por el usuario en el  potenciómetro regulador de voltaje.

Ahora, para controlar la velocidad del alambre, el controlador de velocidad por corriente constante se basa en el principio de que la corriente de soldadura es proporcional al flujo de alambre que llega hacia la soldadura. El controlador de velocidad determina la corriente de soldadura por medio del sensor de corriente y ajusta la velocidad de alimentación a manera de mantener constante la corriente de soldadura. Cabe mencionar que no se trata simplemente de suministrar el alambre a una velocidad constante, sino que también hay que tomar en cuenta que lo movimientos que realiza el soldador alteran la velocidad final con la que el alambre llega hacia la soldadura.

Este es el funcionamiento es general para cualquier soldadora de microalambre tipo inversor, independientemente de la marca o modelo, por lo que este articulo puede ser de utilidad para cualquier técnico que necesite reparar o dar mantenimiento a uno de estos equipos.