Soldadura Láser. Guía 2023
La Soldadura Laser ofrece múltiples ventajas, entre las que se encuentran: baja entrada de calor, mínima zona afectada, baja tasa de distorsión.
y alta velocidad de soldadura.
Guía de gases para soldar y sus aplicaciones: Descubre los diferentes tipos de gases utilizados en la soldadura y sus principales aplicaciones, desde el oxígeno y el acetileno hasta el argón y el dióxido de carbono.
Para la mayoría de los usuarios, los gases para soldar son utilizados únicamente para proteger la soldadura de los efectos perjudiciales del oxígeno y el nitrógeno presentes en la atmósfera. Si bien esta es la función clave del gas, se pueden lograr otros beneficios mediante la correcta selección del producto
Algunos son metalúrgicos, como una mayor resistencia a la corrosión, algunos son mecánicos, logrando una unión soldada más resistente, de particular interés para quienes realizan uniones críticas de soldadura, algunos son financieros como un menor costo en el proceso de soldadura, a la vez que la productividad es maximizada.
Entender lo que los gases para soldadura son capaces de influir en su negocio puede generar considerables recompensas financieras y proveerle una clara ventaja competitiva en su mercado.
Los gases para soldar hacen más que proteger. A continuación, se muestran una serie de aspectos en los que los gases tienen un impacto significativo:
Contribuyen enormemente en la facilidad de iniciar el arco y mantenerlo estable mientras se realiza el proceso
En función del tipo de gas, la cantidad de humos para soldadura se verá disminuida o aumentada. Para ciertos metales, como el aluminio, aceros inoxidables o aceros aleados, esto se vuelve crítico para la salud.
El gas para soldadura impacta sensiblemente para lograr alguna transferencia de metal requerida, según las condiciones de trabajo, sea corto circuito o spray, spray-pulsado, así como en nuevas transferencias de metal propietarias de los fabricantes de equipos para soldar.
Relacionado al punto anterior, el gas para soldar correcto puede ayudarle a incrementar la velocidad de su aplicación, sea manual o automatizada, de esta forma incrementando el rendimiento de sus operaciones.
Conoce los tractores de corte y soldadura BUGO
Los gases más comunes usados en soldadura son:
¿Qué aporta cada gas para soldar al proceso de soldadura?
Cualidades clave
Es un gas completamente inerte y está presente en la atmósfera, de hecho lo respiramos diariamente, solo que en una baja concentración. Como usuario de este gas en tu proceso de soldadura, debes saber que no genera efectos perjudiciales a la salud como tal, como sí lo hacen los humos, polvos y emisiones del proceso de soldadura.
El ser inerte lo hace apto para soldar un amplio rango de materiales, como son los aceros al carbono, aceros aleados, aceros inoxidables, aceros recubiertos, aluminio, magnesio, cobre y sus aleaciones, así como materiales raros o exóticos como el titanio.
El argón, que compone menos del 1% del aire atmosférico que respiramos, es uno de los gases para soldadura de mayor uso, pues al ser un gas completamente inerte y estar presente en la atmósfera, no genera efectos perjudiciales a la salud, como sí lo hacen los humos, polvos y emisiones del proceso de soldadura.
Dado que químicamente no reacciona con ningún elemento, promueve la mayor retención de elementos de aleación en el depósito de soldadura, exhibiendo las mayores propiedades mecánicas.
Como ya se mencionó, una de las funciones de los gases para soldar es proteger el metal que formará la unión de los efectos adversos del oxígeno y nitrógeno presentes en la atmósfera, desde que se funde hasta su solidificación, para lograr lo anterior, altas cantidades de energía son requeridas, y para conducir dicha cantidad de energía, se requiere un medio conductor que es el plasma generado entre el metal de aporte y el material base, el cual no sería posible sin un gas para soldadura.
En este caso, el argón tiene la ventaja de iniciar y sostener una columna de plasma más rápidamente y de manera más estable que otros gases para soldar, lo cual promueve la expulsión de gotas de metal desde la punta del metal de aporte al material base. Este tipo de transferencia, conocida como spray o spray-pulsado, solo puede ser lograda empleando el argón como un componente dominante en la mezcla de gases para soldar.
El argón prácticamente no se utiliza en su forma pura para la soldadura de aleaciones ferrosas. Requiere de pequeñas adiciones de gases activos (oxígeno, CO2) para maximizar sus beneficios.
CO2
Cualidades clave
El CO2 usado como gas para soldadura tiene un comportamiento activo. Esto significa que interactuará químicamente con los elementos de los metales de aporte y los metales base para generar algunos compuestos o reacciones diversas.
La forma en la que el metal aportado se depositará en la pieza será en forma de gotas grandes, las cuales generan mayor cantidad de proyecciones o gotas de metal, que se adherirán a la pieza de trabajo, resultando en la visible salpicadura.
Dado el comportamiento químico activo que ya se mencionó, y combinado con las altas temperaturas de un arco eléctrico abierto (alrededor 5,000 – 6,000 °C), la molécula de CO2 pasará por un proceso de disociación – recombinación que puede aportar mayor calor en la zona del cordón de soldadura, logrando una penetración más ancha.
El CO2 puede llegar a ser un gas para soldar preferido por ciertos usuarios dado su relativo bajo costo como insumo. No obstante, cuando se realiza una medición y cuantificación de costos de todo el proceso de soldadura, el costo de fabricación de una pieza con este gas puede ser relativamente alto. Esto porque su velocidad de aplicación no será la mayor y se tendrá que considerar el retrabajo por limpieza post-soldadura.
O2
Cualidades clave
Altamente reactivo, se recomienda solo en pequeñas adiciones (hasta 5%).
El oxígeno (O2) tiene una naturaleza altamente reactiva (potencial oxidante) por lo cual su uso como gas para soldar está limitado a bajos contenidos en una mezcla.
En pequeñas adiciones (hasta 5%) no supone un riesgo para la integridad de un cordón de soldadura; en cambio, se aprovechan algunos de los beneficios que tiene, como son su bajo potencial de ionización, lo cual brinda un inicio de arco muy rápido y estable.
También disminuye la cantidad de corriente eléctrica requerida para alcanzar transferencia spray, lo cual permite lograr velocidades de aplicación elevadas vs otros gases para soldar.
Otro aspecto relevante que mejora el oxígeno es la “acción de mojado” del metal fundido, lo cual se traduce en una deposición de metal más tersa y plana, con virtualmente nula salpicadura.
Cualidades clave
Las mezclas de gases para soldar con helio aumentan la productividad de cualquier proceso, sea este manual o automatizado, y ya sea en materiales ferrosos (aceros) o no ferrosos (aluminio, cobre, magnesio, etc.)
El helio, al igual que el argón, es inerte y por tanto no reacciona en lo absoluto con los elementos de la zona de soldadura, reteniendo la composición química de la aleación soldada.
El helio se prefiere como parte de una mezcla con otros gases para soldar (raramente se emplea como gas puro para soldadura). Una de las principales diferencias que tiene contra el argón, es que requiere mayor cantidad de energía (amperaje y voltaje) para ser ionizado y formar un arco eléctrico estable. Esta mayor energía en el área de soldadura, combinada con una alta conductividad térmica, propician que el helio brinde un perfil de penetración más ancho, parecido al del CO2, y que se concentre el calor en el punto de aplicación, derivando en mayores velocidades de soldadura.
Por otro lado, al ser uno de los gases para soldar más livianos, requiere que se inyecte un mayor caudal que el empleado con mezclas base Argón, para asegurar una correcta protección del charco de soldadura.
H2
Cualidades clave
El hidrógeno (H2) también está clasificado como un gas activo por su comportamiento en el proceso de soldadura, sin embargo, en vez de ser un gas oxidante, es un gas reductor. Esto quiere decir que reducirá la cantidad de óxidos generados, promoviendo un mejor acabado y la mayor calidad estética posible en un cordón de soldadura. Sin embargo, por su interacción con los elementos químicos típicamente presentes en el área de soldadura y su facilidad para difundirse, su uso está limitado a aceros inoxidables del tipo austenítico.
Su naturaleza inflamable también impide que se use en grandes concentraciones, por lo que, para soldadura, se usa como componente hasta en un 15% en Argón típicamente.
Emplear hidrógeno en una mezcla de gases para soldar es sinónimo de alta productividad y calidad estética en soldadura.
Cualidades clave
Aceros inoxidables.
El nitrógeno no se utiliza en grandes concentraciones en una mezcla de protección, dados sus efectos perjudiciales en el arco eléctrico y el depósito de metal fundido.
Sin embargo, en pequeñas concentraciones < 5%, se aprovechan sus beneficios como son arco eléctrico estable y estabilización de fase en aceros inoxidables.
A continuación, se muestra toda la linea de mezclas StarGold posicionadas según el tipo de material, proceso de soldadura y rendimiento.
| Aceros al carbono | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Rendimiento en GMAW | Rendimiento en FCAW | Rendimiento en GTAW | ||||||
| Regular | Bueno | Mejor | Regular | Bueno | Mejor | Regular | Bueno | Mejor |
| CO2 puro | StarGold C-20 | Stargon CS | CO2 puro | StarGold C-25 | Argón puro | HeliStar A-5 | HeliStar A-75 | |
| StarGold C-15 | HeliStar GV | StarGold C-20 | ||||||
| StarGold C-10 | ||||||||
| Mig Mix Gold | ||||||||
| Aceros Inoxidables | ||||||||
| Rendimiento en GMAW | Rendimiento en FCAW | Rendimiento en GTAW | ||||||
| Regular | Bueno | Mejor | Regular | Bueno | Mejor | Regular | Bueno | Mejor |
| HeliStar A1025 | Stargon SS | CO2 puro | StarGold C-25 | Argón puro | HeliStar A-5 | HydroStar H-2 | ||
| StarGold C-2 | StarGold C-20 | HydroStar H-5 | ||||||
| StarGold C-2.5 | ||||||||
| StarGold O-2 | ||||||||
| Aluminios | ||||||||
| Rendimiento en GMAW | Rendimiento en GTAW | |||||||
| Regular | Bueno | Mejor | Regular | Bueno | Mejor | |||
| Argón puro | HeliStar A-75 | StarGold Aluminum | Argón puro | HeliStar A-75 | StarGold Aluminum | |||
| Aceros Recubiertos | ||||||||
| Rendimiento en GMAW | ||||||||
| Regular | Bueno | Mejor | ||||||
| CO2 puro | StarGold C-10 | Stargon GV | ||||||
| Mig Mix Gold | HeliStar GV | |||||||
| StarGold C-15 | ||||||||
A continuación, se muestran fotografías y videos de diferentes aspectos al realizar un cordón de soldadura con proceso GMAW con diferentes composiciones de mezcla Argón – CO2.
Cordón en su condición as-welded
Video en cámara lenta del mecanismo de transferencia de metal típico, que se puede lograr con cada mezcla de gases.
Mezcla: C10 (Ar + 10% CO2)
Mezcla: C-25 (Ar + 25% CO2)
CO2 puro
Nota: los resultados también dependen del soldador y del equipo para soldar.
Como regla general, a mayor contenido de CO2 o gases activos oxidantes en una mezcla de gases para soldar, mayor será la cantidad de humos de soldadura generados. Al verse sometido al intenso calor del arco eléctrico, el CO2 tenderá a disociarse en Monóxido de Carbono (CO) y Oxígeno libre (O2– ), el cual será muy susceptible a oxidar elementos presentes en los metales como el silicio o manganeso, incrementando la cantidad de humo generado. De gran influencia también lo son la transferencia de metal y la densidad de energía presente en el arco eléctrico.
Como ya se describió con anterioridad, y pese a estar la composición química y propiedades mecánicas influidas primordialmente por el metal de aporte, el gas o mezcla de gases para soldadura puede hacer diferencias significativas.
En este caso, los gases inertes (argón o helio), tendrán la mayor retención de elementos aleantes, brindando la mayor resistencia mecánica (tensión, cedencia, ductilidad y tenacidad), lo cual puede implicar una diferencia en la soldadura de uniones críticas o logrando la resistencia requerida con un metal de aporte de menor costo.
| Propiedades mecánicas típicas (AWS Prueba de conformidad - Todo el metal de soldadura) | |||
|---|---|---|---|
| Gas protector | 100% CO2 | Ar + 20-25% CO2 | Ar + 10-15% CO2 |
| Resistencia a la tracción (KSI) | 85 | 87.5 | 88.5 |
| Fuerza de rendimiento (KSI) | 70 | 72.5 | 74 |
| Alargamiento, % en 2" | 29% | 29.5% | 30% |
| Reducción de área | 67% | 68% | 71% |
| Fuerza de impacto (CVN) | |||
| @ -20ºF(-29 ºC) (ft-lb) | 52 | 82 | 104 |
| @ -40ºF(-40 ºC) (ft-lb) | 47 | 72 | 92 |
| @ -60ºF(-51 ºC) (ft-lb) | 41 | 48 | 68 |
Espacio (Pulgadas) / Espesor del material (Pulgadas)
Se mencionó al principio del artículo: “El gas para soldar correcto hace una diferencia.”
Esto resulta evidente cuando la productividad del proceso se maximiza, aprovechando las ventajas que confiere cada componente a una mezcla de gases dada.
Aplicación manual
Tiempo:
111 segundos
Velocidad de soldadura:
10 pulgadas/minuto
Aplicación manual
Tiempo:
72 segundos
Velocidad de soldadura:
15 pulgadas/minuto
Para obtener un gas para soldar que sea adecuado para una aplicación específica, generalmente se necesita una mezcla de gases. Algunas mezclas de gases tienen áreas de aplicación relativamente específicas y rangos operativos limitados; otras pueden usarse en muchos materiales bajo una variedad de condiciones de soldadura.
Cada componente de la mezcla aporta sus propiedades que se complementan con los demás, para producir un nivel mejorado de rendimiento.
A continuación, una serie de criterios que evaluamos para definir la selección óptima del gas de soldadura:
Nuestros productos cumplen o exceden los requerimientos de pureza y composición conforme a AWS A5.32 Specification for Welding Shielding Gases.
| Conforme a Tipo Material Base | Acero al Carbono | Aceros Inoxidables | Aluminio | Cu, Ni, Ti, Mg, Otros |
|---|---|---|---|---|
| Conforme a Proceso Soldadura | GMAW / FCAW / MCAW | GTAW / PAW | LBW | Mig Brazing, Otros |
| Conforme a Tipo de Alambre | Sólido | Fluxcored | Metalcored | |
| Conforme a Condiciones Material Base | Recubierto Zn, Al | Espesor | Suciedad | |
| Conforme a Requerimientos Específicos | Out-of-position | Propiedades Mecánicas | Salpicadura y acabado superficial | Generación humos |
| Conforme a Modo de Transferencia de Material | Corto circuito | Spray | Spray pulsado | Transf. propietarias |
| Conforme al tipo de aplicación | Manual | Mecanizada | Robótica |
Notas
El argón de alta pureza Linde excede los requerimientos de AWS A5.32
Usos y beneficios
Es el gas de protección más ampliamente usado por su versatilidad y alta estabilidad del arco eléctrico.
En su estado puro se utiliza principalmente para soldadura GMAW de aluminio y sus aleaciones, así como para proceso GTAW de aceros al carbono, aceros inoxidables, aluminio, titanio, entre otros.
Notas
Como ya se mencionó en el artículo, el uso de CO2 ha crecido debido a su relativo bajo costo como insumo o materia prima. Sin embargo, su alta generación de salpicadura que se traduce en una baja eficiencia de deposición y mayores tiempos de limpieza post-soldadura, así como menor velocidad de avance y mayor generación de humos, lo dejan en desventaja contra las mezclas ricas en Argón.
Mezclas con composiciones desde 2% hasta 25% de CO2 (o más) en Argón.
Recomendadas para fabricación de: Muebles metálicos, racks o cualquier tipo de estantería, estructuras metálicas diversas, maquinaria y equipo para la construcción, agrícola, minería, etc., remolques, plataformas, pipas, contenedores, tanques y recipientes de acero, autopartes diversas (asientos, ejes, sistema de escape, etc.)
Usos y beneficios
Notas
Notas
Notas
Notas
La Soldadura Laser ofrece múltiples ventajas, entre las que se encuentran: baja entrada de calor, mínima zona afectada, baja tasa de distorsión.
y alta velocidad de soldadura.
El hielo seco ULTRAICE permite el transporte y conservación de muestras biológicas, especímenes, vacunas, reactivos gracias a sus beneficios.
En Linde consideramos que el gas correcto puede ayudarle a hacer más que simplemente procesar una aplicación. Puede prometer más tiempo de funcionamiento, costos más bajos a largo plazo, una mayor productividad y flexibilidad operacional de tal forma que pueda hacer más con menos.
