6.1. Procesos de soldeo con gas de protección
Los procesos de soldeo por arco protegidos por gas más comunes son:
- Soldeo TIG.
- Soldeo MIG/MAG.
- Soldeo por plasma.
La función primordial de los gases de protección es evitar que el metal a altas temperaturas, el baño de fusión y el electrodo se oxiden o contaminen con impurezas. Si el aire entra en contacto con el metal fundido, el oxígeno del aire reaccionará con el material produciendo óxidos, el nitrógeno puede causar porosidad y la humedad del aire puede también causar porosidad y provocar grietas.
Para el soldeo TIG se utilizarán lo siguientes gases:
- Helio
- Argón
- Argón+Helio
- Argón+Hidrógeno
- Argón+Hidrógeno+Helio
Normalmente se suelen utilizar de 7 a 16 l/min para el argón y de 14 a 24 l/min para el helio. El empleo excesivo de gas de protección produce turbulencias y favorece la entrada de aire contaminando la soldadura.
6.2. Gases de protección.Clasificación.Propiedades
Se utilizan básicamente tres gases como protección durante el soldeo:
- Ar
- Helio
- Dióxido de Carbono (CO2)
Estos tres gases se utilizan tanto separadamente como mezclados entre sí. Se añaden en algunos casos pequeñas santidades de:
- Oxígeno.
- Hidrógeno.
- Nitrógeno
Una mezcla de gases es activa siempre que alguno de sus componentes lo sea y sólo es inerte si todos sus componentes lo son.
Un gas se denomina activo porque reacciona químicamente de alguna forma a la temperatura del arco, al contrario que los inertes que permanecen inalterables en cualquier circunstancia.
Las propiedades o características de los gases a tener en cuenta son:
-Densidad : Cuanto mayor sea la densidad de un gas se requerirá menor caudal para obtener la misma protección ya que cubrirá más fácilmente la zona de soldeo.
Como ejemplo, el argón posee una densidad más alta que el helio y la del CO2 es mayor que la del argón. Por lo tanto hará falta menos caudal de argón que de helio y menos de CO2 que de argón para un mismo grado de protección.
-Conductividad térmica : La conductividad térmica es la facilidad para transmitir el calor. Cuanto mayor sea la conductividad térmica la distribución de temperaturas en el arco es más homogénea, dando lugar a cordones más anchos y penetración más uniforme. Ejemplo: La conductividad del argón es menor que la del helio, lo que supone que la penetración con helio es mayor que con argón.
6.2.1. Argón
Las características de este gas son:
- Eficiente protección debido a su alta densidad. El argón es 1.4 veces más pesado que el aire, lo que significa que tiende a cubrir bien el área de soldadura en contraposición al helio que es mucho más ligero que el aire. La densidad del argón es diez veces superior a la del helio. Debido a ello se requiere un caudal de helio dos o tres veces superior al de argón para proporcionar al arco la misma protección. Debido a su mayor densidad el argón es también más aconsejable para soldar en posición bajo techo.
- Cebado fácil. Es más fácil cebar el arco en argón que en helio.
- Buena estabilidad del arco. Esta cualidad es particularmente importante en el soldeo con corriente alterna.
- Económico. El argón es generalmente menos costoso que el helio, aunque es más caro que el CO2.
- Idóneo para pequeños espesores. Necesita tensiones reducidas y produce arcos poco enérgicos, con aporte de calor reducido, resultando idóneo para el soldeo de piezas de pequeños espesores.
- Forma del cordón y penetración. El argón tiene una conductividad térmica más baja que el helio, por lo que el calor se concentra en la zona central del arco produciendo penetraciones de aspecto característico.
6.2.2. Helio
Las características más importantes del helio son:
- Alta conductividad por lo que la columna de plasma es ancha.
- Muy baja densidad.
Por tanto las propiedades más importantes del helio son:
- Aporte térmico muy elevado.
- Se obtienen cordones anchos de gran penetración.
- Se puede realizar el soldeo a gran velocidad.
Debido a estas características las principales aplicaciones del helio son:
- Soldeo de grandes espesores.
- Soldeo automatizado con grandes velocidades.
- Soldeo de materiales de gran conductividad.
Sin embargo el helio tiene las siguientes inconvenientes:
- Poca estabilidad del arco en comparación con el argón.
- Debido a su baja densidad se requiere que el caudal sea muy elevado para una buena protección: no suele resultar muy económico.
6.2.3. CO2
Es el único gas activo que puede utilizarse como protección, aunque únicamente se utiliza en el soldeo MAG o en el soldeo FCAW (tanto puro como mezclado).
Las ventajas más importantes del CO son:
- Bajo coste
- Gran penetración
- Alta velocidad de soldeo
Los inconvenientes son:
- Se producen gran cantidad de salpicaduras.
- No se puede conseguir transferencia spray, únicamente se puede con seguir transferencia globular o en cortocircuito.
- La superficie de los cordones queda ligeramente oxidada.
6.3. Gas de respaldo
El gas de respaldo es suministrado por la raíz de la soldadura para protegerla durante el soldeo. Esto es necesario en algunos materiales como el acero inoxidable y en la mayoría de los materiales no férreos. También suele ser necesario cuando se utilizan insertos consumibles. Sin embargo, no es preciso para el soldeo de aceros al carbono ni para la mayoría de los aceros de baja aleación
En el soldeo de tuberías se deben emplear discos de diversos materiales o tapones inflables para procurar la máxima estanqueidad posible, de forma que se asegure una atmósfera protectora sin malgastar el gas de respaldo :
Antes de empezar a soldar se debe purgar la tubería o la raíz de la unión, retirando todo el aire que esté rodeando a la raíz de la soldadura.
Antes de realizar el purgado se taparán todas las uniones que van a soldarse empleando, por ejemplo cinta adhesiva. Todas las ramificaciones de la tubería también deben cerrarse lo más cerca posible de la zona de soldeo para disminuir la cantidad de gas utilizado.
