Soldadura con gases de protección. Tecnología de procesos y selección de gases

Transcripción

1 Soldadura con gases de protección Tecnología de procesos y selección de gases

2 Gases de protección: gases clásicos y tendencias Gases de protección para soldadura MAG Grupo según Composición en % en volumen ISO Ar CO2 O2 He Ferroline C18 M Ferroline C8 M Ferroline X4 M Ferroline X8 M Ferroline C6X1 M Ferroline C12X2 M Ferroline C5X5 M Ferroline C15X5 M Dióxido de carbono C1 Tensión para soldar Arco de rotación Arco spray Para la soldadura MAG existen múltiples mezclas de gases con argón. El desarrollo avanza también en el campo de los gases. Las mezclas de gases clásicas El Ferroline C18, con un 18% de CO2, el Ferroline X8 con un 8% de oxígeno y el Ferroline C5X5 como mezcla de tres componentes, son mezclas estándar acreditadas. El oxígeno reduce con especial efectividad la formación de proyecciones; un alto contenido en CO2 puede ser adecuado en posiciones forzadas. En casos especiales también se emplea CO2 puro, por ejemplo junto con alambres de relleno para posiciones forzadas. Gases de baja actividad Con el Ferroline C8, así como con Ferroline X4, se inició la tendencia a los gases de baja actividad. Al disminuir la acumulación de escoria y evitar la formación de proyecciones, se pueden obtener ventajas decisivas con respecto a los costes. Un efecto colateral favorable es que las características mecánicotecnológicas del material soldado mejoran visiblemente y ofrecen una mayor calidad. Las mezclas C12X2 y C6X1reducen considerablemente la formación de proyecciones y son más apropiados en posiciones forzadas debido a su reducido contenido en oxígeno. Arco corto Campo clásico 100A 200A Campo de alta potencia 300A 400A 500A Corriente de soldadura (alambre 1,2 mm) Soldadura de alta potencia En caso de unas intensidades de corriente muy elevadas, se pasa del arco spray al arco de rotación. En principio, todas las mezclas de gases con argón son apropiadas para dicho arco. Con el gas de baja actividad Ferroline X4 resulta particularmente fácil alcanzar el arco de rotación. Mezclas con helio añadido, como por ejemplo el gas TIME, se emplean en casos especiales y exigen una tensión más alta para soldar.

3 Tecnología de procesos para la soldadura MAG Alambre de 0,8, 1,0 ó 1,2 mm de diámetro? Principalmente se emplean alambres macizos. Los más utilizado son los alambres de 1,0 y 1,2 mm que permiten un elevado rendimiento de fusión en posiciones normales y también son apropiados para chapas finas y posiciones forzadas. En caso de que predominen estas dos últimas, resulta más favorable utilizar alambres de 0,8 y 1,0 mm, que también permiten un rendimiento de fusión muy alto en posiciones normales. Para trabajos exclusivamente con chapas finas, se utiliza el electrodo de 0,8 mm. El alambre de 1,6 mm se emplea preferentemente para chapas gruesas en posiciones normales, no obstante, está perdiendo terreno de forma considerable a favor de la soldadura de alta potencia. Cuál es la cantidad de gas de protección correcta y en qué momento? En el arco corto, por ejemplo a 150 A, se emplean unos 1215 l/min de gas de protección; en el arco spray, a 300 A, por ejemplo, 1518 l/min. En el arco eléctrico de alta potencia, por encima de 350 A, la cantidad aumenta hasta 2025 l/min. Esto se refiere a las distancias habituales del tubo de contacto. Si la pieza requiere una distancia mayor del tubo de contacto, habrá de aumentar el caudal de gas debidamente. Sin embargo, no se puede inyectar demasiado gas, para que no se absorba aire y se formen poros. La mejor regulación ofrecen aquí los manorreductores con flotador. Rendimiento de fusión: posibilidades y límites En lo referente al rendimiento de fusión, la soldadura MAG avanza hoy hacia nuevas áreas de rendimiento. Con el electrodo de alambre de 1,2 mm se obtienen siempre 380 A de forma manual y 420 A de forma totalmente mecanizada. Se alcanzan así unos rendimientos de fusión de 10 a 12 kg/h. Aún más elevados son los rendimientos obtenidos con el arco de rotación, a menudo denominado, de forma abreviada, soldadura TIME. De manera puramente metalúrgica, es posible que el rendimiento de fusión de la soldadura MAG supere los 20 kg/h. El soplete: refrigerado con gas o con agua? Para trabajar únicamente con chapas finas, y además con tiempos cortos de encendido, es decir, hasta el área de 220 A, son apropiados los dispositivos refrigerados con gas. Ya con una corriente de 250 A y un electrodo de alambre de 1,0 mm es recomendable refrigerar con agua. Por lo demás, los sopletes de alta potencia refrigerados con agua son considerablemente más ligeros y fáciles de manejar que los correspondientes sopletes de alta potencia refrigerados con gas. Además, la refrigeración con agua ofrece siempre una reserva, por si se alcanza una potencia mayor de la inicialmente planeada. Poca escoria, proyecciones algunas Para obtener cordones limpios sin retoques debe encajar todo: fuentes de energía eléctrica de alta calidad, alambres con tolerancias mínimas, y, por supuesto, un ajuste correcto. El problema de las proyecciones en un arco mixto se puede evitar por completo mediante la elección del diámetro adecuado del alambre. Si existen requisitos extremos en cueanto a la ausencia de proyecciones, se puede emplear la técnica de impulsos. Los gases de baja actividad ofrecen las mejores condiciones de partida para minimizar la escoria y las proyecciones. Chapas cincadas: soldadura con estaño MSG Los avances tecnológicos pueden plantear nuevas cuestiones. El cincado, signo de calidad y longevidad, no sólo en la construcción de automóviles, debido a la evaporación del cinc en la soldadura MAG lleva a la formación considerable de poros y proyecciones. Para recubrimientos con cinc de hasta 20 mm de espesor, la soldadura con estaño MSG constituye una alternativa. se aplica como material adicional un bronce (por ejemplo CuSi3). En las aplicaciones típicas en el área de chapas finas se suelda por debajo de 100A con arco corto o por impulso. Un efecto colateral ventajoso es que no es necesario que se retoque el cincado ya que el cordón de soldadura MSG es anticorrosivo.

4 Al procedimiento correcto, el gas que le corresponde El rápido perfeccionamiento de los materiales base y adicionales requiere el correspondiente desarrollo de los gases de protección, tanto para la soldadura como para la soldadura MIG/MAG. Soldadura En este proceso predomina la soldadura con argón. La adición de hidrógeno aumenta considerablemente el rendimiento, sin embargo, sólo es indicada parcialmente para aplicaciones mecanizadas. En caso de los aceros dúplex, la adición de nitrógeno puede resultar útil para garantizar el porcentaje de austenita. También en caso de aceros completamente austeníticos, la adición de nitrógeno puede garantizar que se respeten los límites de ferritas delta. La adición de hidrógeno no es apropiada para aceros dúplex. Soldadura MIG/ MAG En general, los acerios austeníticos se sueldan con una mezcla gaseosa de argón con un 2,5% de contenido en CO2. También se puede emplear oxígeno, aunque conlleve una mayor oxidación en la superficie del cordón. Las adiciones de, por ejemplo, un 15% de helio resultan particularmente eficaces en muchos casos y, de forma especialmente pronunciada, tanto para los aceros dúplex como para los aceros completamente austeníticos. Gases de protección de raíz Por regla general, se emplean los llamados «Forming Gas», mezclas de nitrógeno e hidrógeno. El componente de hidrógeno aumenta la seguridad contra restos de oxígeno del aire. Por este motivo, en condiciones de obra se utilizan cantidades de hidrógeno algo mayores que en el taller. La adición de hidrógeno a gases de protección de raíz ya no se utiliza para los aceros dúplex. Gases protectores de soldadura para materiales resistentes a la corrosión Argón de soldadura 4.6 Argón de soldadura Helio 4.6 Inoxline H3 Inoxline H5 Inoxline H7 Inoxline H10 Inoxline H20 Inoxline He3H1 Inoxline N3H Inoxline N1 Inoxline N2 Inoxline He15N1 I1 I1 I2 R2 R2 N2 N2 N2 Gases protectores para soldadura MAG de aceros austeníticos Inoxline Inoxline He15C2 Inoxline C2 M12 M12 Inoxline C3X1 M14 Inoxline X1 M13 Inoxline X2 Ferroline X4 M13 M22 F2 F2 I1 Gases de protección de raíz Formiergas Formiergas H5 Formiergas H10 Inoxline H3 Argón para soldar

5 Indicaciones prácticas Breve introducción a la ciencia de los materiales Los aceros austeníticos contienen cerca de un 20% de cromo y casi un 10% de níquel. La estructura típica posee, en general, un contenido de ferrita del 5 al 8%. Materiales empleados habitualmente: , , Los aceros austeníticos al cromo y níquel o bien se estabilizan contra la corrosión intercristalina mediante aditivos (a menudo de titanio), o bien poseen un contenido de carbono particularmente reducido (purezas CL). Los aceros dúplex poseen una mayor resistencia a la corrosión, en especial contra medios ricos en cloruros, así como una mayor resistencia mecánica. El material más importante: Los aceros dúplex tienen una estructura mixta con un 50% de ferrita. Los aceros super dúplex presentan una mayor resistencia a la corrosión por picadura. Los aceros completamente austeníticos tienen un contenido máximo de ferrita del 2%, lo cual los hace especialmente propensos a las grietas en caliente. Por otro lado, son más resistentes a la corrosión o al calor. Debido a su extremadamente escaso contenido de ferrita, estos materiales no son magnéticos. Materiales típicos: , Los materiales con base de níquel se emplean para los más altos requisitos de corrosión a elevadas temperaturas, hasta más de 1000ºC. No pertenecen ya a la categoría de los aceros, por lo cual se distinguen con códigos de material que empiezan por 2. Al trabajarlos hay que procurar la mayor limpieza posible. o MAG? Con la soldadura se consiguen unas calidades particularmente elevadas del material soldado ya que la formación de inclusiones no metálicas y poros es muy escasa. La velocidad de soldadura es comparativamente baja y el calor producido alto. La soldadura por plasma, como variante de la soldadura, garantiza los mismos valores y se aplica, sobre todo, de forma completamente mecanizada. La soldadura MAG se utiliza a menudo para soldaduras en ángulo. Cada vez se utiliza más en aplicaciones completamente mecanizadas, incluso para cordones sometidos a grandes esfuerzos. Técnica de impulsos En la soldadura, la técnica de impulsos sirve, en el campo de la técnica orbital, para conseguir un cordón impecable, incluso en posiciones forzadas. En cambio, con el procedimiento MAG se trata de soldar con pocas o sin proyecciones, incluso en márgenes de graduación inferiores. La seguridad del proceso en cuanto a la penetración también se incrementa. Las modernas fuentes de energía eléctrica ofrecen programas prediseñados, adaptados a los gases de protección, con múltiples posibilidades de variación de los parámetros de soldadura. Protección de raíz Al soldar aceros de alta aleación se requiere una protección de la raíz. Un requisito en cuanto a la raíz de soldadura es que, por regla general, la cantidad de oxígeno residual sea de <20 ppm. Las coloraciones admisibles dependen del uso de la pieza. El gas fluye por los tubos pequeños, donde es importante que la apertura de salida esté adaptada. En tubos de mayor tamaño, el gas de protección de raíz se lleva hacia el cordón mediante dispositivos auxiliares. Alambres de relleno Los aceros de alta aleación se sueldan a menudo con alambres macizos, aunque también existen aplicaciones para alambres de relleno, entre las que predomina el empleo del tipo de escoria de rutilo. Mediante la cobertura de escoria se producen cordones muy pulidos, así que la necesidad de decapado es reducida y la formación de proyecciones no supone prácticamente problema alguno. Hay que distinguir entre la escoria de solidificación lenta para posiciones normales y la de solidificación rápida para la soldadura vertical ascendente. En casos especiales, se emplean alambres de polvo metálico, por ejemplo, en el interior de recipientes, donde la escoria podría causar problemas. Con dichos alambres se alcanza antes el arco spray que con alambres macizos.

6 Al procedimiento correcto, el gas de protección que le corresponde Existen multiples procedimientos y variantes de los mismos para el mecanizado del aluminio. Por ello, la gama de gases de protección es muy amplia. Soldadura Para una mejor eliminación de la capa de óxido, se suelda con corriente alterna. Junto a las clásicas mezclas de argón y argón e helio, también están disponibles como gases de protección las mezclas perfeccionadas de dos y tres componentes Aluline N y Aluline He N. El nitrógeno adicional contenido en Aluline N estabiliza y concentra el arco y mejora la penetración. La variante de corriente continua con electrodo polarizado negativamente se emplea relativamente poco. Para ella se utiliza helio o un gas de protección con un alto contenido en helio. Soldadura MIG En la mayoría de los casos se recomienda la técnica de impulsos. Amplía el alcance de espesores de chapa soldables y al mimso tiempo aumenta la seguridad de que no se formen poros. Además, reduce la formación de proyecciones. La gama de gases es parecida a la para la soldadura. El nitrógeno contenido en las mezclas Aluline N resulta ser ventajoso. En relación con el aumento del espesor de la chapa, el contenido de helio debería incrementarse en consecuencia. Procedimientos especiales La soldadura de plasma con electrodo polarizado positivamente es una variante de la soldadura que preferiblemente se emplea para procesos automatizados. El procedimiento MIGplasma, se aplica como una combinación del proceso de plasma con la soldadura MIG para procesos completamente mecanizados. Con esta técnica, las chapas gruesas se pueden soldar en una capa con muy alta calidad. La técnica MIG de dos alambres combina dos electrodos de alambre en un soplete, por lo general con dos fuentes de energia eléctrica separadas. Esta técnica se utiliza preferiblemente para soldar cordones largos en piezas planas o costuras circulares. Gases de protección para soldadura y MIG Grupo según ISO Argón 4.6 I1 Helio 4.6 Aluline H15 Composición en % en volumen Ar He N2 100 I2 100 I Aluline He30 I Aluline He50 I Aluline He70 I Aluline N Z Resto 0,015 Aluline He15 N Z Resto 15 0,015 Aluline He30 N Z Resto 30 0,015 Aluline He50 N Z Resto 50 0,015

7 Indicaciones prácticas Aplicaciones principales El aluminio ofrece muchas ventajas como material de construcción. Es ligero, tiene una gran resistencia, una buena resistencia a la corrosión y fácilemnte moldeable. La construcción de vehículos sobre carriles es un campo de aplicación clásico; la fabricación de automóviles se ha añadido más tarde. Asimismo, existen muchos otros campos de aplicación, como la fabricación de bicicletas, ventiladores, maquinaria, depósitos y la construcción de buques. También en el sector de construcción se emplean materiales de aluminio. Qué hay que tener especialmente en cuenta con respecto al aluminio? La capa de óxido altamente fundible del aluminio hace necesaria la soldadura de polo positivo (MIG) o la soldadura de corriente alterna (). El comportamiento del flujo es completamente distinto al del acero. Dada su elevada conductividad del calor, hay que tener especial cuidado con las penetraciones de los flancos. El aluminio es sensible a la porosidad del hidrógeno, por lo tanto es necesario que se preste especial atención al almacenamiento de los materiales de aportación, la limpieza de los cantos y la alimentación del gas de protección. Soldadura o MIG? La soldadura conlleva esencialmente una gran seguridad del procedimiento, la soldadura MIG, un elevado rendimiento. El proceso se puede optimizar variando los parámetros de corriente alterna. La soldadura MIG se emplea cada vez más para trabajos con elevados requisitos de calidad, para lo cual la técnica de impulsos constituye una condición indispensable. Las exigentes condiciones que ha de cumplir el sistema de transporte del alambre se satisfacen mediante tracciones de cuatro rodillos, sistemas pushpull y un alma de teflón. Materiales básicos Los componentes de la aleación y el proceso de su producción determinan las propiedades de los materiales. Hay que distinguir entre aleaciones templables y no templables (DIN EN 573). Como materiales no templables se emplean preferentemente aleaciones de AlMg con gran dureza natural. Para la construcción de automóviles, se emplean sobre todo aleaciones templables del tipo AlZnMg o AlMgSi. Ciertas aleaciones coladas, por ser propensos a la porosidad, sólo son apropiadas para la soldadura en ciertas condiciones. Materiales de aportación El aluminio se suelda principalmente a materiales idénticos o similares. Para evitar la aparición de grietas, se añade AlMg o AlMgMn, incluso para los materiales templables. La adición de AlSi presenta una resistencia menor, pero su conducta en el proceso de soldadura resulta muy favorable. Asimismo son de importancia la resistencia a la corrosión y el posterior tratamiento de la superficie. En cuanto a los electrodos de alambre, se utilizan ante todo diámetros de 1,2 mm y 1,6 mm. Preparación de cantos y precalentamiento Es muy importante que se trabaje con mayor limpieza en la soldadura de aluminio. El método preferido para preparar los bordes a soldar es el fresado. Particularmente en la soldadura hay que tratar ligeramente los bordes inferiores. En general, a partir de un espesor de chapa de aproximadamente 8 mm, se recomienda un precalentamiento (de 80ºC a 150ºC).

8 Asesoramiento, suministro y servicio Centros tecnológicos Krefeld Dällikon Centros tecnológicos: fuentes para la innovación Messer opera centros tecnológicos en Alemania, Suiza, Hungría y China para desarrollar nuevas tecnologías en el área de soldadura y corte. Dichos centros ofrecen las mejores condiciones para proyectos de innovación así como presentaciones para los clientes y la formación de personal. Amplia gama de gases Messer ofrece una amplia gama de gases que comprende el gas idóneo para cada aplicación. La denominación de los productos está orientada a su aplicación y se desarrollan continuamente nuevas mezclas de gases adecuadas a las tendencias actuales. Asesoramiento técnico: directamente in situ Le indicamos directamente en sus instalaciones cómo puede optimizar sus procesos para lograr más eficiencia y calidad. Le ayudamos tanto en el diagnóstico de defectos como en el desarrollo del proceso. Análisis rápido y eficiente de costes Analizamos sus procesos existentes, desarrollamos propuestas de optimización, indicamos posibles modificaciones de sus procesos y comparamos los resultados con el estado inicial porque su éxito también es el nuestro. Budapest Shanghai Formación actualizada Para el uso óptimo de nuestros gases, le instruimos con respecto a los procesos y sus aplicaciones. Nuestros cursos de formación muestran el uso de los diferentes gases de protección de soldadura y enseñan su manejo seguro. Esto se refiere también al almacenamiento y transporte seguro de los gases. Nuestro servicio incluye, por supuesto, los correspondientes materiales de información y formación. Messer Ibérica de Gases, S.A. Autovía TarragonaSalou, km.3,8 E43480 Vilaseca (Tarragona) Tel Fax info.es@messergroup.com