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: estándar y nuevas tendencias Para la soldadura MAG existe un sinfín de mezclas de gases a base de argón. La composición de las mezclas está en continuo desarrollo. Gases de protección para soldadura MAG: Composición en porcentaje de volumen Grupo según Ar CO2 O2 He Ferroline C8 ISO M Ferroline C18 M Ferroline X8 M Ferroline X4 M Ferroline C5 X5 M Ferroline C6 X1 M Ferroline C12 X2 M Ferroline C15 X5 M C1 100 Dióxido de carbono Tensión Arco rotativo Arco spray Arco corto Rango clásico 100A 200A Rango de alta potencia 300A 400A Intensidad (hilo 1,2 mm) 500A Mezclas de gases estándar 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 estándares consolidadas. El oxígeno reduce eficazmente la formación de proyecciones. Un mayor contenido de CO2 puede ser adecuado para posiciones forzadas. En casos especiales se emplea también CO2 puro, por ejemplo, al usar hilo tubular para posiciones forzadas. Gases de baja actividad Con el Ferroline C8 así como con el Ferroline X4, se inició la tendencia de los gases de baja actividad. Al disminuir la acumulación de escoria y evitar las proyecciones de soldadura, se puede obtener una importante reducción del coste. Otro efecto favorable es que las características técnicomecánicas del producto soldado mejoran visiblemente, y de ello resulta el alto potencial de calidad de los gases de baja actividad. Las mezclas Ferroline C12X2 y C6X1 reducen considerablemente la formación de proyecciones y son más apropiadas en posiciones forzadas debido a su reducido contenido de oxígeno. Soldadura de alta potencia Cuando la intensidad es muy elevada, se pasa del arco spray al arco rotativo. En principio, todas las mezclas de gases con base de argón sirven para este proceso. Con el gas de baja actividad Ferroline X4 resulta particularmente fácil alcanzar el arco rotativo. Las mezclas con helio se emplean en casos especiales y exigen un aumento del voltaje de trabajo.

3 Tecnología de procedimientos para la soldadura Hilo de 0,8; 1,0 ó 1,2 mm de diámetro? Principalmente se emplean hilos macizos. Para chapas medias y gruesas, los más utilizados son los de 1,0 mm y de 1,2 mm que permiten elevadas potencias de fusión en posiciones normales. Para chapas finas y posiciones forzadas resultan más apropiados los hilos de 0,8 mm y 1,0 mm que además permiten una potencia de fusión muy elevada en posiciones normales. Si se trabaja exclusivamente con chapas finas, debe utilizarse hilo de 0,8 mm. Para chapas gruesas en posición normal se emplean preferentemente hilos de 1,6 mm. No obstante, están perdiendo terreno a favor de la soldadura de alta potencia. Cuál es la cantidad correcta de gas de protección y en qué momento se emplea? Soldando con arco corto, por ejemplo a 150 A, se emplean unos 12 a 15 l/min de gas de protección. Con arco spray, por ejemplo a 300 A, se usan 15 a 18 l/min. En el arco eléctrico de alta potencia, por encima de 350 A, la cantidad de gas aumenta hasta l/min. Esto guarda relación con las medidas utilizadas del tubo de contacto. Si la pieza a soldar requiere una mayor separación del tubo de contacto, habrá de aumentar el caudal de gas debidamente. Sin embargo, tampoco puede inyectarse demasiado gas. De lo contrario, se introduce aire que lleva a la formación de poros. La mejor regulación se obtiene en este caso gracias a los manorreductores con flotámetro. Potencia de fusión: posibilidades y límites En cuanto a la potencia de fusión, la soldadura MAG avanza hoy hacia nuevos niveles de potencia. Con el hilo de 1,2 mm se obtienen fácilmente 380 A en soldadura manual y 420 A de forma totalmente automatizada. Se alcanzan así potencias de fusión de 10 a 12 kg/h. Aún más elevados son las potencias conseguidas con el de arco rotativo. Desde el punto de vista productivo, es posible conseguir una deposición de material superior a 20 kg/h. La antorcha: refrigerada con gas o con agua? Para trabajar únicamente con chapas finas y con baja intensidad, es decir hasta el rango de 220 A, es conveniente que se usen antorchas refrigeradas con gas. Con una intensidad de 250 A y un hilo de 1,0 mm, se recomienda la refrigeración con agua. Las antorchas de baja potencia refrigeradas con gas son considerablemente más ligeras y fáciles de manejar que las correspondientes antorchas de alta potencia refrigeradas con agua. La refrigeración con agua ofrece siempre una mayor resistencia por si se necesita una mayor potencia que la inicialmente prevista. Poca escoria y ninguna proyección Para que los cordones muestren buen aspecto y no requieran ninguna limpieza posterior, debe encajar todo: un equipo de soldadura de alta calidad, hilos específicos y, por supuesto, unos ajustes correctos. El problema de las proyecciones al soldar puede mejorarse eligiendo el diámetro adecuado del hilo. Si se requiere una total ausencia de proyecciones, se puede emplear la técnica de arco pulsado. Los gases de baja actividad ofrecen las mejores condiciones para minimizar la escoria y las proyecciones. Soldadura MIG para chapas galvanizadas Los avances técnicos pueden plantear nuevas cuestiones. El galvanizado, signo de alta calidad y longevidad, no sólo en la construcción de automóviles, da lugar a una considerable formación de poros y proyecciones debido a la evaporación del cinc en la soldadura MAG. La soldadura MIG constituye una alternativa para el galvanizado de chapas de hasta 20 mm de espesor. Como material de aportación se emplea un bronce (por ejemplo, CuSi3). Para aplicaciones típicas en el campo de las chapas finas, se trabaja con soldadura de arco corto por debajo de 100 A o soldadura de arco pulsado. Un efecto secundario ventajoso es que no es necesario volver a galvanizar ya que el cordón es resistente a la corrosión.

4 El gas más adecuado para el material más conveniente El rápido desarrollo de los materiales base y de aportación requiere una amplia gama de gases de protección tanto para la soldadura como para la soldadura MIG / MAG. Soldadura En este proceso se suelda principalmente con argón. Las mezclas con hidrógeno aumentan considerablemente la potencia, pero suelen ser utilizadas para aplicaciones automatizadas. En caso de los aceros dúplex, la adición de nitrógeno puede resultar útil para garantizar el porcentaje de austenita. También en caso de austenitas puras, la adición de nitrógeno puede garantizar que se respeten los límites de ferrita delta. Las mezclas con hidrógeno no deben usarse para aceros dúplex. Soldadura MIG/ MAG En general, las austenitas se sueldan con una mezcla de argón con un porcentaje del 2,5% de CO2. También se puede emplear oxígeno, pero éste produce una mayor oxidación en la superficie del cordón. Las mezclas con, por ejemplo, un 15% de helio, resulta, particularmente eficaces en caso de aceros dúplex y austenitas puras. Gases de protección de raíz Por regla general, se emplean los llamados «Formiergas» que sonunas mezclas de nitrógeno e hidrógeno. El componente de hidrógeno aumenta la protección contra restos de oxígeno del aire. Por este motivo, en condiciones de obra, se utilizan cantidades de hidrógeno algo mayores que en el taller. No se deben utilizar mezclas con hidrógeno para la protección de raíz de aceros dúplex. Gases de protección para soldadura y MAG de aceros austeníticos, según UNE EN ISO Argón 4.6 Argón 5.0 Helio 4.6 Inoxline H3 Inoxline H5 Inoxline H7 Inoxline H10 Inoxline He3 H1 Inoxline N2 Inoxline C2 Inoxline X1 Inoxline X2 Ferroline X4 I2 N2 M12 M13 M13 M22 MAG MAG MAG MAG Gases de protección de raíz, según UNE EN ISO Formiergas H5 Formiergas H10 Argón 4.6 F2 F2

5 Indicaciones prácticas Breve introducción a la ciencia de los materiales Los aceros austeníticos contienen cerca de un 20 % de cromo y aproximadamente 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 cromoníquel o bien se estabilizan contra la corrosión intercristalina mediante aditivos (a menudo de titanio), o bien poseen un contenido de carbono particularmente reducido (purezas LC). 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 porcentaje de ferrita del 50 %. Los aceros super dúplex presentan una mayor resistencia a la corrosión. Las austenitas puras tienen como máximo un contenido de ferrita del 2 %, lo cual les hace especialmente propensas a las fisuras en caliente. Por otro lado, cuentan con una mayor resistencia a la corrosión o termoresistencia. Dado su extremadamente bajo contenido de ferrita, estos materiales no son magnéticos. Materiales típicos: , Los materiales a base de níquel se emplean para las más altas exigencias en cuanto a la corrosión a elevadas temperaturas, hasta más de 1000 ºC. Estos materiales ya no pertenecen a la categoría de aceros, por lo cual se distinguen con códigos de material que empiezan por 2. Hay que procurar una estricta limpieza al trabajar con estos materiales. Soldadura o MAG? Con la soldadura se consigue una mejor calidad del material a soldar, ya que las inclusiones no metálicas y los poros son muy escasos. La velocidad de soldadura es, en comparación, baja y el calor aportado alto. La soldadura por plasma, como variante de, garantiza los mismos valores y se aplica, ante todo, de forma completamente automatizada. La soldadura MAG se utiliza a menudo para soldaduras en ángulo, y en aplicaciones completamente automatizadas se utiliza también para cordones sometidos a grandes esfuerzos. Técnica de arco pulsado En la soldadura, la técnica de arco pulsado sirve, en el marco de la técnica orbital, para conseguir un resultado impecable, incluso en posiciones forzadas. La soldadura MAG, en cambio, trata de soldar sin o con pocas proyecciones, también en los rangos más bajos. Se incrementa también la fiabilidad del procedimiento en cuanto a la penetración. Los modernos equipos de soldadura ofrecen programas prediseñados y adaptados a los gases de protección. Se recomienda en general la soldadura con arco pulsado para los materiales de alta aleación. Protección de raíz La protección de raíz es imprescindible para la soldadura de aceros de alta aleación. Un requisito para la protección de raíz es que, por regla general, la cantidad de oxígeno residual sea de < 20 ppm. La coloración permitida depende del grado de exigencia correspondiente al uso de la pieza. El gas pasa por tubos pequeños, por lo que es importante que la apertura de salida esté adaptada. En caso de tubos más grandes, se aplica el gas de protección de raíz en la zona del cordón mediante unos dispositivos auxiliares. Hay que tener en cuenta que el tiempo de preflujo sea suficiente. Hilos de aportación Los aceros de alta aleación se sueldan a menudo con hilos macizos. También existen aplicaciones para hilos tubulares, entre las que predomina el uso del tipo de escoria de rutilo. Mediante el cubrimiento por escoria se producen cordones muy pulidos que reducen la necesidad de limpieza por decapado. La formación de proyecciones no supone ningún problema. Hay que distinguir entre la escoria de solidificación lenta para la posición normal y la de solidificación rápida para la soldadura vertical ascendente. En casos especiales, se emplean hilos de polvo metálico, por ejemplo, en el interior de recipientes, donde la escoria podría causar problemas. Con estos hilos se alcanza el arco spray antes que con los hilos macizos.

6 El gas más adecuado para cada proceso de soldadura Existen múltiples procesos y variantes de los mismos para la soldadura de aluminio. Por ello, la gama de gases de protección es muy amplia. Soldadura Se suelda con corriente alterna para eliminar mejor la capa de óxido. Junto con las clásicas mezclas de argón y argónhelio, como gases de protección también están disponibles mezclas perfeccionadas de dos y tres componentes como Aluline N y Aluline He N. El nitrógeno contenido en Aluline N estabiliza y concentra el arco eléctrico y mejora la penetración. Soldadura MIG En la mayoría de los casos se recomienda la técnica de arco pulsado. Amplía el rango de espesores de chapa y al mismo tiempo aumenta la protección contra la formación de poros y proyecciones. La gama de gases es parecida a la de soldadura. El nitrógeno contenido en las mezclas de Aluline N supone una ventaja. El contenido de helio debe incrementarse debidamente si aumenta el espesor de la chapa. Procesos especiales La soldadura de plasma con electrodo polarizado positivamente es una variante de la soldadura que suele emplearse para procesos automatizados. El proceso MIGplasma, una combinación del proceso de plasma con la soldadura MIG, también se aplica de forma totalmente automatizada. Con esta técnica, las chapas gruesas se pueden soldar en posición consiguiendo una calidad muy elevada. La técnica MIG también puede combinar dos hilos en una antorcha, por lo general con dos equipos de soldadura separados. Esta técnica se utiliza preferentemente para cordones largos en piezas planas o para cordones circulares. Gases de protección para soldadura y MIG de aluminio Grupo Composición en según porcentaje de volumen ISO Ar He N2 Argón 4.6 Argón 5.0 Helio 4.6 Aluline He30 Aluline He50 Aluline He70 Aluline N Aluline He15 N Aluline He50 N I2 I3 I3 I3 Z Z Z Resto Resto Resto ,015 0,015 0,015

7 Indicaciones prácticas Aplicaciones principales El aluminio ofrece muchas ventajas como material de construcción. Es ligero, tiene una buena resistencia a la corrosión y es fácilmente moldeable. La construcción automobilística y de vehículos ferroviarios son campos de aplicación clásicos. Existen muchos otros ámbitos de aplicación, como la fabricación de bicicletas, ventiladores, maquinaria, recipientes y la construcción naval. Los materiales de aluminio se usan también en la construcción. Qué hay que tener especialmente en cuenta con respecto al aluminio? La capa de óxido altamente fundible del aluminio requiere una soldadura de polo positivo (MIG) o de corriente alterna (). La fluidez es completamente distinta a la del acero. Dada su elevada conductividad del calor, hay que tener especial cuidado con las penetraciones. El aluminio es sensible a la porosidad causada por el hidrógeno, por lo cual es necesario que se preste especial atención al almacenamiento del material de aportación, la limpieza de los cantos y la alimentación del gas de protección. Soldadura o MIG? La soldadura representa una alta fiabilidad del proceso, la soldadura MIG un alto rendimiento. El proceso se puede optimizar mediante la variación de los parámetros de la corriente alterna. La soldadura MIG se requiere cada vez más para tareas con elevados requisitos de calidad. La técnica de arco pulsado constituye para ello una condición indispensable. Las altas exigencias en cuanto al sistema de transporte del hilo se satisfacen con arrastres de cuatro rodillos, sistemas pushpull y sirgas de teflón. Materiales base Los elementos de la aleación y el proceso de 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 usan sobre todo aleaciones templables del tipo AlZnMg o AlMgSi. Algunas aleaciones fundidas, debido a ser propensas a la formación de poros, tienen restricciones en cuanto a la aplicación de soldadura. Materiales de aportación El aluminio se suelda principalmente con materiales idénticos o similares. Para evitar la formación de fisuras, se añade AlMg o AlMgMn, incluso para los materiales templables. Los materiales AlSi cuentan con una menor resistencia, pero se comportan favorablemente en cuanto a la soldadura. Además son importantes la resistencia a la corrosión y el tratamiento de la superficie. En cuanto a los hilos, se usan preferentemente diámetros de 1,2 mm y 1,6 mm. Preparación de chaflones y precalentamiento Es muy importante que la soldadura de aluminio se realice en condiciones de estricta limpieza. Se usa preferiblemente el fresado para preparar los chaflanes a soldar. Particularmente para la soldadura, hay que preparar los bordes inferiores del cordón con bisel. Además, a partir de un espesor de chapa de aproximadamente 8 mm, se recomienda el precalentamiento (de 80 ºC a 150 ºC).

8 Asesoramiento, suministro y servicio técnico Centros tecnológicos de soldadura 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, presentaciones para los clientes y formación de personal. Budapest Shanghai Formación de personal 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 el transporte seguro de los gases. Amplia gama de gases Messer ofrece una amplia gama de gases de protección. La denominación de los productos está orientada a su aplicación y se desarrollan continuamente nuevas mezclas de gases que corresponden a las tendencias actuales. Asesoramiento técnico in situ Le indicamos directamente en sus instalaciones cómo puede optimizar sus procesos de soldadura para lograr más eficiencia y calidad. Le ayudamos tanto en el diagnóstico de defectos como en el desarrollo del proceso. Análisis de costes rápido y eficiente Analizamos sus procesos existentes, desarrollamos propuestas de optimización, le indicamos posibles modificaciones para mejorar los resultados de sus procesos porque su éxito también es el nuestro. Messer Ibérica de Gases, S.A. Autovía TarragonaSalou, km.3,8 E43480 Vilaseca (Tarragona) Tel Fax info.es@messergroup.com