¿Por qué se utiliza el CO2 en la soldadura?

La soldadura MIG (GMAW) con gas de protección y un electrodo de alambre sólido produce una soldadura limpia y sin escoria sin la necesidad de detener continuamente la soldadura para reemplazar el electrodo, como en la soldadura por varilla. El aumento de la productividad y la reducción de la limpieza son solo dos de los beneficios posibles de este proceso.

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El gas de protección puede desempeñar un papel importante en la mejora o el impedimento del rendimiento de soldadura.

Para lograr estos resultados en su aplicación específica, sin embargo, ayuda a comprender el papel del gas de protección, los diferentes gases de protección disponibles y sus propiedades únicas.

El propósito principal del gas de protección es evitar la exposición de la piscina de soldadura fundida al oxígeno, nitrógeno e hidrógeno contenidos en la atmósfera del aire. La reacción de estos elementos con el grupo de soldadura puede crear una variedad de problemas, incluida la porosidad (orificios dentro del cordón de soldadura) y salpicaduras excesivas.

Los diferentes gases de protección también desempeñan un papel importante en la determinación de los perfiles de penetración de soldadura, la estabilidad del arco, las propiedades mecánicas de la soldadura terminada, el proceso de transferencia que utiliza y más.

La elección de consumibles de pistola MIG que proporcionen un suministro de gas de protección uniforme y suave también es importante para hacer soldaduras MIG exitosas.

¿Por qué es importante elegir el gas adecuado?

Muchas aplicaciones de soldadura MIG se prestan a una variedad de opciones de gas de protección, y debe evaluar sus objetivos de soldadura para elegir el correcto para su aplicación específica. El costo del gas, las propiedades de soldadura acabadas, la preparación y la limpieza posterior a la soldadura, el material base, el proceso de transferencia de soldadura y sus objetivos de productividad deben tenerse en cuenta al seleccionar un gas de protección.

El argón, el Helio, el dióxido de carbono y el oxígeno son los cuatro gases de protección más comunes utilizados en la soldadura MIG, y cada uno de ellos proporciona beneficios e inconvenientes únicos en cualquier aplicación dada.

La porosidad, como se puede ver en la cara y el interior del cordón de soldadura, puede ser causada por un gas de protección inadecuado y puede debilitar dramáticamente la soldadura.

El dióxido de carbono (CO2) es el más común de los gases reactivos utilizados en la soldadura MIG y el único que se puede usar en su forma pura sin la adición de gas inerte. El CO2 también es el más barato de los gases de protección comunes, por lo que es una opción atractiva cuando los costos de materiales son la principal prioridad. El CO2 puro proporciona una penetración de soldadura muy profunda, que es útil para soldar material grueso; sin embargo, también produce un arco menos estable y más salpicaduras que cuando se mezcla con otros gases. También se limita solo al proceso de cortocircuito.

Para muchas empresas, incluidas aquellas que hacen hincapié en la calidad de la soldadura, la apariencia y la reducción de la limpieza posterior a la soldadura, una mezcla de entre 75 y 95 por ciento de argón y 5 a 25 por ciento de CO2 proporcionará una combinación más deseable de estabilidad de arco, control de charcos y salpicaduras reducidas que el CO2 puro. Esta mezcla también permite el uso de un proceso de transferencia de pulverización, que puede producir tasas de productividad más altas y soldaduras más atractivas visualmente. El argón también produce un perfil de penetración más estrecho, que es útil para soldaduras de filetes y a tope. Si vas a soldar un metal no ferroso (aluminio, magnesio o titanio), necesitarás usar argón al 100 por ciento.

El oxígeno, también un gas reactivo, se usa típicamente en raciones de nueve por ciento o menos para mejorar la fluidez, la penetración y la estabilidad del arco de la piscina de soldadura en acero al carbono suave, de baja aleación e inoxidable. Sin embargo, causa oxidación del metal de soldadura, por lo que no se recomienda su uso con aluminio, magnesio, cobre u otros metales exóticos.

El helio, al igual que el argón puro, se utiliza generalmente con metales no ferrosos, pero también con aceros inoxidables. Debido a que produce un perfil de penetración amplio y profundo, el helio funciona bien con materiales gruesos, y generalmente se usa en proporciones entre 25-75 por ciento de helio y 75-25 por ciento de argón. El ajuste de estas relaciones cambiará la penetración, el perfil del talón y la velocidad de desplazamiento. El helio crea un arco “más caliente”, que permite velocidades de desplazamiento más rápidas y tasas de productividad más altas. Sin embargo, es más caro y requiere un caudal más alto que el argón, por lo que deberá calcular el valor del aumento de productividad frente al aumento del costo del gas. Con los aceros inoxidables, el helio se usa típicamente en una fórmula tri-mix de Argón y CO2.

Este gráfico muestra la diferencia que los consumibles pueden hacer en la cobertura de gas de protección. La foto de la izquierda muestra una buena cobertura, mientras que la cobertura de la foto de la derecha permite que el aire contamine el gas de protección.

¿Está bien colocar el gas en la piscina de soldadura?

Todos sus esfuerzos para seleccionar el gas de protección adecuado se desperdiciarán, sin embargo, si su equipo no lleva el gas a la soldadura. Los consumibles de pistola MIG, que consisten en un difusor, una punta de contacto y una boquilla, desempeñan un papel crucial para garantizar que la piscina de soldadura esté adecuadamente protegida del aire atmosférico.

Si elige una boquilla demasiado estrecha para la aplicación o si el difusor se obstruye con salpicaduras, por ejemplo, es posible que el gas de protección llegue demasiado poco al estanque de soldadura. Del mismo modo, un difusor mal diseñado podría no canalizar el gas de protección correctamente, lo que resultaría en un flujo de gas turbulento y desequilibrado. Ambos escenarios pueden permitir bolsas de aire en el gas de protección y provocar una porosidad excesiva de salpicaduras y contaminación de soldadura.

Este corte muestra un sistema de consumibles en el que la punta de contacto se asienta en el difusor y se mantiene en su lugar mediante el protector de salpicaduras dentro de la boquilla. Al seleccionar consumibles de pistola MIG, elija aquellos que resistan la acumulación de salpicaduras y proporcionen un orificio de boquilla lo suficientemente ancho para garantizar una cobertura de gas de protección adecuada. Algunas compañías ofrecen boquillas con un protector de salpicaduras incorporado que también agrega una segunda fase de difusión de gas de protección, lo que resulta en un flujo de gas de protección aún más suave y consistente.

Elegir el gas de protección adecuado para su aplicación específica requerirá un análisis cuidadoso del tipo de soldadura que está realizando, así como de sus prioridades operativas. El uso de las pautas anteriores debe proporcionar un buen comienzo para el proceso de aprendizaje, pero asegúrese de consultar a su distribuidor local de suministros de soldadura antes de tomar una decisión final.

El dióxido de carbono se utiliza a menudo como gas de protección para la soldadura GMA de aceros al carbono. En el caso de otros metales, puede provocar oxidación por soldadura, perjudicando los atributos metalúrgicos. Sin embargo, en los aceros al carbono, el contenido de oxígeno ayuda a lograr algunas características útiles de soldadura en lugar de viciar su soldadura. El uso de blindaje de dióxido de carbono en aceros al carbono puede no producir soldaduras elegantes. Aún así, el uso de algunos otros gases (como el argón) junto con el dióxido de carbono, mejora algunos otros factores como la estabilidad del arco, la fluidez de la piscina de soldadura, etc. para mejorar la solidez y la calidad de las soldaduras.

Mientras que los soldadores de barra tradicionales sabían muy poco sobre los gases con su soldadura, el aumento de las máquinas de soldadura MIG y TIG en los últimos 70-80 años ha traído la necesidad de gas como un producto común en la mayoría de los talleres.

A medida que nos adentramos en los principales gases y mezclas utilizados en el mundo de la soldadura, es fascinante saber cuánto hemos progresado en el corto tiempo desde que se implementaron por primera vez. La progresión es enorme, y lo que está reservado para nuevos gases, o nuevas formas de usarlos, es emocionante.

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¿Cuál es el propósito del gas en la soldadura?

El gas se utiliza de diferentes maneras. Estos incluyen proteger el arco de impurezas como aire, polvo y otros gases; mantener limpias las soldaduras en la parte inferior de la costura opuesta al arco (o purga); y calentar el metal. Los gases de revestimiento también se utilizan para proteger el metal después del proceso de soldadura.

¿Cuáles son los diferentes tipos de gases utilizados en la soldadura?

Gases inertes y reactivos

Los gases se clasifican en dos categorías: inertes o reactivos. Los gases inertes no cambian ni crean cambios cuando están en contacto con otras sustancias o temperaturas. Los gases reactivos hacen lo contrario. Reaccionan en circunstancias diferentes, creando un cambio de estado en las otras sustancias y/o en sí mismas.

Los gases inertes son útiles, ya que permiten que las soldaduras se logren de forma natural sin ocurrencias no deseadas que debiliten o distorsionen la soldadura. Los gases reactivos proporcionan un cambio positivo durante el proceso de soldadura, lo que mejora la forma en que se fusiona el material.

Gas de protección

Cuando el aire entra en el arco mientras suelda, hace que se formen burbujas de aire dentro del metal fundido, creando una soldadura débil y muy fea. No se puede soldar con MIG o TIG sin un gas de protección a menos que el material de relleno que se esté utilizando tenga un núcleo de fundente o un revestimiento de fundente. Esto sirve para el mismo propósito que un gas de protección, manteniendo las impurezas fuera, pero de una manera diferente.

La mayoría de los gases de protección son inertes, lo que los hace ideales para proteger un proceso de soldadura, ya que permanecen estables en condiciones extremas de soldadura. También nutren la soldadura de diferentes maneras, dependiendo del gas que se utilice, incluida una mayor penetración, más fluidez cuando se funde y una superficie más lisa en el talón.

Gas de purga

Los gases de purga se utilizan para cubrir la parte inferior del material que está soldando de la misma manera que lo hace un gas de protección, y solo se hace por separado del proceso natural de la soldadura.

Mientras suelda la parte superior de una junta, la parte inferior de la junta está sellada y tiene un flujo de gas que la purga. Se usa con frecuencia con artículos de acero inoxidable, y puede ser el mismo tipo de gas o un gas diferente del que se usa en la parte superior de la junta.

Gas de calefacción

Cierta soldadura, como la soldadura a gas y la soldadura fuerte, requiere gas para calentar el metal o las barras de relleno para lograr la soldadura. Esto reemplaza la necesidad de un arco.

Los tipos específicos de soldadura requieren que el metal se precaliente antes de la soldadura, para lo cual se utiliza este gas. El gas es simplemente un combustible mezclado con aire u oxígeno, que es encendido por una llama para calentar o derretir el metal.

Gas de revestimiento

El revestimiento es un proceso en el que los tanques y espacios confinados se llenan de gas después de completarse para evitar que el aire y otros contaminantes dañen o manchen el producto terminado.

A veces se usa para llenar los proyectos completados por completo. Otras veces, el gas se agrega al tanque lleno de aire, creando una mezcla para mantener el tanque puro contra otros gases o reacciones.

¿Cuáles son las razones para usar dióxido de carbono en la soldadura?

Aquí hay algunas razones principales para usar blindaje de dióxido de carbono en la soldadura por arco de metal a gas de aceros al carbono.

Penetración mejorada

El blindaje de dióxido de carbono proporciona una mejor penetración de las articulaciones, ya que promueve un alto voltaje de arco durante la soldadura. De esta manera, puede lograr buenos resultados para la penetración de la pared lateral y la raíz.

Costo-beneficio

La ventaja del bajo costo aumenta su valor entre otros gases de protección. El uso de blindaje de dióxido de carbono en lugar de oxígeno, no permitirá la oxidación en el metal de soldadura, como lo hace el oxígeno. Al ser más pesado, proporciona mejores características de blindaje. Aunque es más barato que el argón y el helio, se obtienen relativamente menos soldaduras de calidad.

Oxidante adicional

Debido al arco de alta temperatura, el dióxido de carbono se disocia en monóxido de carbono y oxígeno que fomenta la oxidación. En este caso, un poco de oxidación puede resultar un acompañamiento para la soldadura de GMA de aceros al carbono, al reducir las manchas polares durante el proceso, ya que la formación de manchas polares puede causar arco inestable y salpicaduras durante la soldadura. Durante el modo de transferencia de pulverización, los electrodos se conectan a terminales positivos (ánodo) de la fuente de alimentación y la pieza de trabajo con negativo (cátodo), este tipo de ajustes constituye la polaridad inversa.

La oxidación puede reducir los desoxidantes para consumibles, por ejemplo, se puede disminuir el contenido de silicio y, como resultado, se desarrolla escoria vítrea (de color negro) en la soldadura. Por lo tanto, la oxidación controlada es una clave para lograr una buena penetración, la definición del cordón de soldadura. Por otro lado, el dióxido de carbono puede ayudar a proporcionar fundente y prevenir la porosidad al eliminar cualquier impureza presente en una articulación.

Combinación con otros gases

En el modo de transferencia por pulverización, el dióxido de carbono por separado no da mejores resultados y puede causar salpicaduras graves. Al desarrollar una asociación con otros gases, se pueden lograr beneficios mutuos. Por ejemplo, en combinación con gases inertes (como el argón), la transferencia de pulverización suave se logra con ajustes de baja tensión, eliminando el problema de salpicaduras e inestabilidad del arco.

Prevención de socavación

Ya que se afirma que el dióxido de carbono es un gas más denso y capaz de proteger el sonido. Tener la capacidad de prevenir imperfecciones severas de soldadura como el corte bajo y, como resultado, se hacen cuentas de soldadura de buen perfil.

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Seguridad

Bueno, la seguridad es otra preocupación con el blindaje de dióxido de carbono. Menos peligroso en el lugar de trabajo, sin embargo, el comportamiento amenazador del monóxido de carbono liberado puede resultar peligroso. La ventilación adecuada en el lugar de trabajo es el paso recomendado para que los procedimientos sean más seguros.

Eliminación de óxido

Este gas ayuda a eliminar el óxido presente en la junta. Elimina la oxidación al reaccionar con óxidos de óxido, y de esta manera, también se eliminan otras impurezas. Además de la protección atmosférica, también ayuda a prevenir defectos de soldadura como porosidad, falta de fusión, falta de penetración en el metal de soldadura.

Mejora de la tenacidad

En un procedimiento de soldadura, la composición adecuada de los gases y los consumibles adecuados son las principales preocupaciones, para producir la tenacidad requerida en los metales de soldadura. El dióxido de carbono, en combinación con otros gases, también ayuda a mejorar la resistencia de la soldadura.

Reducción de la tensión superficial

La tensión superficial es otro problema en los aceros al carbono que causa menos penetración. La soldadura fundida gana una alta tensión superficial que no se puede disminuir mediante el uso de gases inertes como Helio, Argón, etc. Solo en ese caso, el dióxido de carbono es el único gas de protección que reduce la intensidad de la tensión superficial y proporciona mejores resultados de penetración. Esto hace que el dióxido de carbono sea más excepcional en los aceros al carbono.

La soldadura a gas implica el uso de una antorcha de llama alimentada con gas para calentar la pieza de trabajo de metal y el material de relleno para crear una soldadura. El gas es generalmente una mezcla de gas combustible y oxígeno para crear una llama limpia y caliente. Se pueden utilizar muchos gases diferentes como combustible para la soldadura de gas, y no se necesita electricidad para alimentar el sistema de soldadura, lo que resulta en un método de fabricación flexible y portátil. Todas las técnicas de soldadura de gas requieren un equipo de seguridad adecuado para el soldador y el almacenamiento de los gases de soldadura.

Soldadura de oxiacetileno

La soldadura de oxiacetileno utiliza una mezcla de gas acetileno y gas de oxígeno para alimentar la antorcha de soldadura. La soldadura de oxiacetileno es la técnica de soldadura de gas más utilizada. Esta mezcla de gases también proporciona la temperatura de llama más alta de los gases combustibles disponibles. Sin embargo, el acetileno es generalmente el gas combustible más caro de todos. El acetileno es un gas inestable y requiere procedimientos específicos de manipulación y almacenamiento.

Soldadura de oxicombustión

La gasolina presurizada se utiliza como combustible de soldadura donde los costos de fabricación son un problema, particularmente en lugares donde no hay botes de acetileno disponibles. Las antorchas de gasolina pueden ser más efectivas que el acetileno para cortar placas de acero gruesas con antorchas. La gasolina se puede bombear a mano desde un cilindro de presión, una práctica común de los fabricantes de joyas en áreas empobrecidas.

Soldadura de gas MAPP

Metilacetileno-propadieno-petróleo (MAPP) es una mezcla de gases que es mucho más inerte que otras mezclas de gases, lo que la hace más segura para que los aficionados y soldadores recreativos la usen y almacenen. MAPP también se puede utilizar a presiones muy altas, lo que permite su uso en operaciones de corte de gran volumen.

Soldadura de butano/propano

El butano y el propano son gases similares que se pueden usar solos como gases combustibles o mezclados entre sí. El butano y el propano tienen una temperatura de llama más baja que el acetileno, pero son menos costosos y más fáciles de transportar. Las antorchas de propano se utilizan con más frecuencia para soldar, doblar y calentar. El propano requiere un tipo diferente de punta de antorcha para ser utilizado que una punta de inyector porque es un gas más pesado.

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Soldadura de hidrógeno

El hidrógeno se puede usar a presiones más altas que otros gases combustibles, lo que lo hace especialmente útil para procesos de soldadura submarina. Algunos equipos de soldadura de hidrógeno funcionan fuera de la electrólisis al dividir el agua en hidrógeno y oxígeno para ser utilizados en el proceso de soldadura. Este tipo de electrólisis se utiliza a menudo para antorchas pequeñas, como las utilizadas en los procesos de fabricación de joyas.

¿Cómo soldar con gas Mapp?

MAPP es una mezcla de gas creada por the Dow Chemical Company que es una combinación de gas licuado de petróleo (GLP) mezclado con metilacetileno-propadieno. El gas MAPP puede ser altamente presurizado y almacenado de la misma manera que el GLP, y es uno de los favoritos de los soldadores aficionados. Sin embargo, las antorchas MAPP proporcionan una llama muy caliente, casi tan caliente como el oxi-acetileno, y el gas se puede usar para operaciones industriales de corte de metales. MAPP no debe usarse para soldar acero porque el hidrógeno en la mezcla de gases puede provocar soldaduras frágiles.

Ajuste las piezas a soldar y verifique la alineación. Enciende la antorcha de soldadura y ajusta la llama. Algunas antorchas MAPP usan un cilindro de oxígeno separado; otras dependen del aire para proporcionar oxígeno a la llama. Toque la llama a las piezas de trabajo y muévase en un pequeño círculo para fundir el material en la zona de soldadura.

Mueva la antorcha para mover la piscina de metal fundido hacia adelante y agregue material de relleno a la soldadura con la varilla de relleno según sea necesario. El metal base debe estar lo suficientemente caliente para que la varilla de relleno se derrita como una soldadura cuando se toca la pieza de trabajo.

Continúe moviendo la soldadura hacia adelante hasta que se complete. A medida que la pieza de trabajo se calienta, ajuste la velocidad de soldadura para evitar que se queme a través del metal. Deje que la soldadura se enfríe cuando esté completa.

¿Es seguro usar gas?

Todos los gases utilizados en la soldadura tienen peligros únicos según sus características. Si bien la mayoría no son inflamables, cualquier gas inflamable utilizado en un taller de soldadura debe tratarse con extrema precaución, especialmente acetileno.

Mantenga los gases inflamables bien alejados de su área de soldadura a menos que esté en el proceso de usarlos. Cuando los use, tenga un extintor de incendios de clase B cerca. Si su extintor no tiene una etiqueta de clase, un extintor de clase B se llenará con C02 o algún tipo de producto químico seco.

Si bien los gases inertes representan poca amenaza debido a la falta de inflamabilidad y no reaccionan con nada, pueden causar asfixia si suelda en un espacio cerrado durante demasiado tiempo. Si tiene que soldar en un ambiente confinado, asegúrese de tener las precauciones correctas en su lugar. Detectores de gas, ventiladores extractores, un detector de soldadura y pausas regulares son excelentes maneras de minimizar el peligro.