Gases de protección para soldadura MIG-MAG, TIG y FCAW y pureza de los gases de protección

Primero, tipos de gases protectores.

Hay dos tipos de gas que se pueden aplicar a la soldadura:

  • Gases inertes.  Inerte se refiere a “gases no reactivos que no tienen celda de electrones de cenefa, por lo que no participan en ninguna reacción química”. Esto incluye, entre otros, los gases nobles (que generalmente no son reactivos en la mayoría de las condiciones). Por ejemplo, el argón como gas inerte no reaccionará con oxígeno o metal en el arco de soldadura y el charco, por lo que no veremos escoria, silicato u óxidos en la superficie de la soldadura TIG con argón o helio.
  • Gases reactivos.  Como su nombre indica, estos gases se eligen por su capacidad para reaccionar con otros elementos o compuestos. Pueden crear cambios en el estado de la soldadura o en las condiciones de soldadura. Por ejemplo, el CO2 como gas protector se descompone en ‘CO’ y ‘O’ en el arco de soldadura. El oxígeno reacciona luego con el silicio / manganeso presente en el charco de soldadura para crear óxidos.

¿Cuál es el propósito de los gases utilizados en la soldadura?

Existe una variedad de usos diferentes para el gas en la soldadura. Esto puede incluir mantener el arco libre de impurezas (como polvo, otros gases, suciedad, etc.),

También se utiliza para ayudar a la estabilidad del arco y garantizar la transferencia de metal adecuada para muchos procesos de soldadura. asegurándose de que el baño de soldadura se mantenga limpio debajo de la costura (esto se conoce como purga), para cubrir y calentar también.

Los principales propósitos de los gases en la soldadura son:

  1. Blindaje: el aire que ingresa al arco formará burbujas de aire en el metal fundido. Esto hace que la soldadura sea débil y poco atractiva. Cuando suelda MIG o TIG, debe utilizar un gas protector, excepto en el caso de que el material de relleno esté “recubierto de fundente” o “con núcleo de fundente”.
  2. Purga: un gas de purga hace el mismo trabajo que un gas protector, pero en la parte inferior de la soldadura. Por lo general, esto se hace durante la soldadura de acero inoxidable y se realiza sellando la parte inferior de la junta y soplando gas sobre ella (puede usar el mismo gas o uno diferente al que se usa en el otro lado de la junta).
  3. Rastreo: el rastreo no es común, pero se realiza cuando desea asegurarse de que una soldadura no se manche ni se contamine una vez  finalizada  la soldadura. El espacio alrededor de la soldadura está lleno de gas para expulsar cualquier contaminante en el aire. El arrastre se usa ampliamente para la soldadura de titanio, donde la soldadura solidificada aún puede reaccionar con el oxígeno atmosférico para crear óxido de titanio.

Importancia de los gases de protección en la soldadura

Los gases de protección son requisitos obligatorios para todos los procesos de soldadura convencionales.

Gases de protección suministrados externamente en GMAW

Sirven para varias funciones, aunque se requieren principalmente para proteger el baño de soldadura de la contaminación atmosférica y proporcionar una ruta ionizada que pueda permitir el flujo de electricidad desde un electrodo a una pieza de trabajo. Incluso los procesos que no tienen un suministro de gas externo, como la soldadura por arco metálico protegido (SMAW o MMAW) y la soldadura por arco con núcleo de fundente sin gas (FCAW), tienen un gas protector que se genera por la descomposición del fundente por el calor del arco de soldadura. .

El gas protector también puede afectar la estabilidad del arco, la forma de la soldadura y la profundidad de penetración, así como las propiedades mecánicas y la metalurgia de las soldaduras de acero inoxidable.

GASES DE PROTECCIÓN Y SUS EFECTOS EN LAS PROPIEDADES DE SOLDADURA

Efecto del argón (Ar) en la soldadura

El argón (gas inerte) representa el 1 por ciento del aire y es un subproducto de los procesos de reducción de aire utilizados para producir oxígeno. Este gas es bueno para proteger soldaduras en posición plana y en ranuras profundas.

El argón es adecuado para arranques más fáciles y aplicaciones de corriente alterna, así como para arcos más largos a voltajes más bajos. En forma pura, el argón se usa a menudo con aluminio y metales no ferrosos. La adición de helio mejora las propiedades de transferencia de calor del argón y la combinación de argón con dióxido de carbono u oxígeno puede ayudar a estabilizar el arco.

Efecto del helio (He) en la soldadura

El helio (gas inerte) es eficaz para aplicaciones mecanizadas pero menos tolerante para la soldadura manual. Dado que el helio puro crea un arco errático, puede producir salpicaduras al trabajar con acero. Aun así, el helio puro es ideal para magnesio, cobre y aluminio. Cuando se mezcla con argón, el helio puede proporcionar limpieza del cátodo. Se pueden usar otras mezclas en aluminio y acero inoxidable.

Efecto del hidrógeno (H) en la soldadura

El hidrógeno se usa a menudo en combinación con otros gases. Cuando se agrega al argón, puede profundizar la penetración y aumentar la velocidad de soldadura. En grados de acero inoxidable que son sensibles al oxígeno, puede resultar en superficies de soldadura más limpias y mejores perfiles de cordón.

La mezcla de argón, dióxido de carbono e hidrógeno puede elevar la temperatura del arco, estrecharlo y mejorar la penetración de la soldadura. Sin embargo, el hidrógeno no es perfecto. Si se usa incorrectamente, puede causar porosidad de soldadura, un fenómeno provocado por demasiado gas atrapado, lo que resulta en la formación de orificios redondos. El agrietamiento también puede ocurrir debajo del talón en aceros al carbono y de baja aleación. 

Efecto del nitrógeno (N) en la soldadura

El nitrógeno aumenta la penetración de la soldadura y la estabilidad del arco. Las mezclas de gases que contienen nitrógeno pueden aumentar las propiedades mecánicas de las aleaciones que contienen nitrógeno y prevenir la corrosión por picaduras y la pérdida de nitrógeno del metal. El nitrógeno promueve las fases austeníticas en la soldadura de acero inoxidable austenítico y dúplex. Se utiliza en purga para soldadura de acero inoxidable dúplex.

Efecto del oxígeno (O) en la soldadura

Similar al hidrógeno, el oxígeno se usa generalmente con otros gases para proteger la soldadura.

Por ejemplo, el oxígeno generalmente se usa en combinación con el argón durante el proceso de soldadura para estos beneficios:

  • Estabilización de arco
  • Minimización de salpicaduras
  • Mejora de la transferencia de metales

Sin embargo, este gas puede causar oxidación, por lo que no se puede usar con cobre, aluminio o magnesio. Y sea conservador al usarlo: una gran cantidad de oxígeno puede resultar en fragilidad.

Efecto del dióxido de carbono (CO 2 ) en la soldadura

El dióxido de carbono es el más adecuado para el acero y es especialmente útil en la soldadura de gas inerte metálico (MIG) porque aumenta la velocidad de soldadura, la penetración y las propiedades mecánicas.

Si bien es económico, el dióxido de carbono no está exento de fallas cuando se usa en soldadura. Provoca un arco más tembloroso y pérdidas de salpicaduras, y trabajar con él puede producir una gran cantidad de vapores de humo en el lugar de trabajo. Sin embargo, mezclar dióxido de carbono con argón puede minimizar las salpicaduras.

El dióxido de carbono tampoco debe usarse para metales delgados, especialmente aluminio y cobre, que tienen una alta conductividad térmica. Por lo general, hace demasiado calor para que aguante un metal delgado.

RESUMEN DE LOS GRUPOS DE GAS DE PROTECCIÓN BASADOS EN ISO 14175

Grupo R

El grupo R contiene mezclas de argón / hidrógeno que tienen un efecto reductor. Además del argón y el helio, los gases del grupo R1 se utilizan para la soldadura TIG y la soldadura por plasma, mientras que los gases del subgrupo 2, que tienen un mayor contenido de hidrógeno (H), se utilizan para el corte y respaldo con plasma (gases de formación).

Grupo I

El grupo I combina los gases inertes. Incluye argón (Ar), helio (He) y mezclas de argón / helio. Se utilizan para soldadura TIG, MIG y plasma, y ​​para respaldo.

Grupo M

El gran grupo M, que se subdivide en M1, M2 y M3, combina gases mezclados para soldadura MAG. Hay 3 o 4 subgrupos en cada grupo. Los gases se clasifican de M1.1 a M3.3 según su comportamiento de oxidación, es decir, M1.1 es el menos oxidante y M3.3 es el agente oxidante más fuerte. El principal componente de estos gases es el argón. El oxígeno (O) o el dióxido de carbono (CO2) o el oxígeno y el dióxido de carbono (gases de tres componentes) se mezclan con los componentes activos.

Grupo C

En la gama de gases para soldadura MAG, el Grupo C incluye dióxido de carbono puro y una mezcla de dióxido de carbono / oxígeno. Esto último no es importante en Alemania. Los gases del Grupo C son los más oxidantes porque el CO2 se descompone a la alta temperatura del arco, produciendo grandes cantidades de oxígeno además de monóxido de carbono.

Grupo F

Finalmente, el grupo F incluye nitrógeno (N) y una mezcla de nitrógeno / hidrógeno. Ambos gases se pueden utilizar para corte y conformado por plasma.

RESUMEN DE LOS GRUPOS DE GAS DE PROTECCIÓN BASADOS EN SFA 5.32

AWS A5.32 “Especificación para soldadura de gases de protección”, prescribe los requisitos para la clasificación de gases de protección, similar a la forma en que AWS 5.18 “Especificación para electrodos y varillas de acero al carbono para soldadura por arco metálico con gas”, prescribe un sistema de clasificación para identificar el carbono. electrodos y varillas de acero. El sistema de clasificación descrito en AWS A5.32 es un sistema que identifica claramente la composición química del gas protector en cuestión, similar a la forma en que se identifica el alambre de soldadura. Para hacer una analogía: si solicita alambre de soldadura E70S-6, debe estar seguro de que recibirá un alambre de soldadura que contiene un cierto porcentaje de silicio, manganeso, etc. De manera similar, cuando pida un gas protector, debe estar seguro de que cuando pida SG-AC-10, ese producto debe ser 10% de dióxido de carbono, 90% de argón,y que el producto sea consistente de cilindro a cilindro. AWS A5.32 no solo establece un sistema de identificación para los gases de protección, sino que también especifica los niveles de pureza y punto de rocío que se requieren para los gases individuales que se muestran en la tabla X. Los requisitos para el punto de rocío, la pureza y la precisión de mezcla de las mezclas de gases son también cubierto en la especificación.

Para cumplir con esta especificación, se requiere que un proveedor de gas protector pruebe los cilindros llenos individualmente o un cilindro de cada colector de llenado para verificar la precisión, pureza y punto de rocío de la mezcla.

Para asegurarse de que sus gases cumplan con la especificación AWS SFA A5.32, observe el cilindro si sus gases cumplen con esta especificación. El siguiente diagrama destaca los principales requisitos, su clasificación y los tipos de gases de protección que se utilizarán en la soldadura según SFA 5.32.

Puntos de rocío y nivel mínimo de pureza de los gases de protección para soldadura TIG, MIG-MAG