Propiedades y características de los gases de protección de soldadura

Importancia de los gases protectores

Los gases de protección de soldadura son una parte esencial de un buen depósito de soldadura. En general, estudiamos información básica sobre gases de protección. En esta publicación, he profundizado para obtener una visión detallada de las propiedades importantes de los gases de protección que afectan e influyen en la salida de soldadura en los procesos de soldadura por arco con protección de gas. Las siguientes son las principales propiedades de los gases de protección:

  1. Potencial de ionización
  2. Punto de rocío
  3. Conductividad térmica
  4. Gravedad específica y
  5. Densidad de gas

Potencial de ionización para soldar gases de protección

El potencial de ionización (medido en electronvoltios (eV) o kJ / mol) para un gas protector es el voltaje requerido para remover un electrón de un átomo del gas protector y convertir ese átomo removido en un ion. En palabras simples, dice, ¿con qué facilidad el gas protector puede formar Plasma conductor de electricidad?

La estabilidad del arco y la ignición del arco dependen en gran medida del potencial de ionización del gas protector en el arco de soldadura. Por ejemplo, un blindaje de argón tiene una ignición del arco mucho mejor y un arco más suave que el blindaje de helio debido al bajo potencial de ionización del argón.

Por lo general, cuanto mayor sea el potencial de ionización del gas protector, más caliente estará el arco de soldadura. Esto se debe a que las partículas ionizadas regresan a la superficie de trabajo y liberan una mayor energía de ionización. Además, a medida que aumenta el potencial de ionización, se requiere un voltaje más alto para encender el arco. El voltaje de arco más alto del helio produce un arco más fuerte con una alta entrada de calor, creando así una soldadura con más penetración.

A continuación, se proporciona una tabla del potencial de ionización de los gases de protección. El potencial de ionización del argón es 15,7 eV, hidrógeno 13,5, helio 24,5 eV, nitrógeno 14,51, dióxido de carbono 14,4, oxígeno 13,2. Esta es la razón por la que el argón requiere un voltaje más bajo que el helio durante la soldadura.

Punto de rocío para soldar gases protectores

El punto de rocío del gas protector debe ser muy bajo. El punto de rocío de un gas es la temperatura a la que la humedad del gas se condensa en forma de vapor de agua. El gas protector de soldadura debe estar muy seco (punto de rocío bajo) ya que la humedad (agua) del gas se convierte en hidrógeno y oxígeno a medida que pasa por el arco de soldadura (2H2O = 2H2 + O2). La humedad conduce a la porosidad del metal de soldadura. El punto de rocío del gas protector debe ser de 104 ° F o 40 ° C o menos.

La pureza mínima del gas, la humedad máxima y el punto de rocío máximo a 1 presión atmosférica se muestran en la siguiente tabla. Para el gas argón, un gas protector de soldadura, el nivel mínimo de pureza es 99,997, CO2 99,8, helio 99,995.

Referencia: AWS A 5.32

Determinación del punto de rocío para el gas protector

Los gases de muestra para el análisis del punto de rocío se deben extraer de la botella, recipiente o fuente de salida de gas individual. Puede utilizarse cualquier método estándar de medición del punto de rocío.

El punto de rocío puede expresarse en ° F a una presión de una atmósfera (14,7 psia), [° C a 760 mm de mercurio] o en ppm. La Tabla de conversión del punto de rocío, que se muestra en la siguiente tabla, puede usarse para convertir las mediciones del punto de rocío ao desde ° F, ° C o ppm. Los resultados de la prueba del punto de rocío deben cumplir o superar los requisitos de la Tabla 1 para los gases que se analizan.

Conductividad térmica para soldar gases de protección

La conductividad térmica del gas significa su capacidad para conducir el calor durante la soldadura. Un gas con buena conductividad térmica mejora la conductividad térmica de la obra. La conductividad térmica del gas protector afecta la forma del cordón de soldadura, define la profundidad de penetración de la soldadura.

NitrógenoArgónHelioHidrógenoOxígenoDióxido de carbono
Conductividad térmica
(10-5W / cm ° C)
2416,3142,2171,52514,4

El helio ofrece una excelente conductividad térmica en la soldadura. En la soldadura TIG o MIG con helio, el arco dispersa el calor en el baño de soldadura y produce una apariencia de cordón de soldadura más ancha y suave. El argón, por otro lado, tiene una conductividad térmica baja, lo que estrecha la columna del arco y, por lo tanto, da un perfil de penetración de soldadura en forma de copa de vino. La conductividad térmica del dióxido de carbono se encuentra entre el argón y el helio, lo que crea un buen cordón de soldadura entre los dos gases pero elevadas salpicaduras de soldadura.

Gravedad específica para soldar gases de protección

La gravedad específica del gas protector depende de la velocidad requerida para generar un arco protegido con gas efectivo y también se ve afectada por la densidad específica del gas protector. Cuanto menor sea la densidad del gas de protección, mayor será el caudal de gas necesario para producir una protección de gas eficaz. Por ejemplo, los caudales de helio e hidrógeno como protección de gas deben ser significativamente más altos que el argón para la soldadura.

Densidad del gas para soldar gases de protección

La densidad del gas es el peso por unidad de volumen de gas. Los gases de protección más pesados ​​como el CO2 o el argón producen una mejor cobertura que los gases de baja densidad (por ejemplo, el helio), así como los gases más ligeros, requieren más caudal de gas porque se dispersarán fácilmente en la atmósfera debido a la baja densidad. El gas argón es 1,5 veces más pesado que el aire y 10,5 veces más pesado que el helio, por lo que requiere un caudal 1,5 veces mayor que el del helio, pero el propósito de la soldadura es el mismo. La densidad de importantes gases protectores de soldadura se muestra en la tabla anterior.