The main function of the shielding gas is to protect the melt from the nitrogen and the oxygen in the air during welding, thus promoting beneficial mechanical properties in the weld metal. Additionally, the shielding gas aids in:
- Facilitating a stabilized arc during welding
- Achieving high welding productivity
- Providing an appropriate weld penetration profile
The chemical composition of the shielding gas is dependent on the specific welding situation. In this context, proposals of suitable shielding gas compositions and flow rates are described for the different MAG and TIG processes. The selection and application of the shielding gas for Hardox® and Strenx® steels is the same as for unalloyed and low-alloyed steels in general.
Soldadura MAG
La soldadura MAG se realiza con diferentes tipos de consumibles, incluidos alambres macizos, alambres con núcleo fundente y alambres con núcleo metálico. Un gas protector típico para la soldadura MAG con estos tipos de consumibles es una mezcla de argón (Ar) y dióxido de carbono (CO2 ). Otra alternativa es un gas protector compuesto al 100 % de CO2, que puede ser una alternativa en determinadas situaciones para la soldadura MAG con hilos de núcleo fundente.
Las proporciones de argón y dióxido de carbono en las mezclas de Ar/CO2 están relacionadas con el tipo de arco que se aplica. Algunas mezclas están optimizadas para soldar con un arco específico. Otros pueden obtener resultados favorables al soldar con más de un tipo de arco.
Los tres principales tipos de arco que son factibles durante la soldadura MAG son arco voltaico corto, arco voltaico pulverizado y arco voltaico pulsado. Los alambres sólidos, los alambres con núcleo fundente y los alambres con núcleo metálico son factibles para estos tres tipos de arcos.
Tipos de arco para soldadura MAG
Cada tipo de arco se limita a ciertos intervalos de corriente y tensión que se aplican durante la operación de soldadura. A continuación se ilustra un diagrama esquemático para la aparición de arco corto y arco de rocío.
Un ajuste incorrecto de la corriente y la tensión puede provocar la formación de un arco globular más inestable. Por lo tanto, no es deseable en muchos tipos de rendimientos de soldadura.
El arco voltaico corto y la apariencia de arco voltaico pulverizado para diferentes ajustes de corriente y tensión durante la soldadura MAG con una mezcla de gas protector Ar/CO2. La soldadura se realiza normalmente con D.C.
Otros parámetros de soldadura también influyen en la aparición de los tipos de arco, incluida la composición química del gas de protección, el diámetro del consumible y la longitud de protrusión del cable desde la boquilla de contacto.
Soldadura MAG de arco corto
El arco eléctrico corto se produce durante la soldadura con aportes de calor relativamente bajos. Este arco permite operaciones de soldadura versátiles, entre las que se incluyen:
- Soldadura fuera de posición, lo que hace que todo tipo de posiciones de soldadura sean imaginables.
- Soldadura de juntas con una amplia gama de espesores de chapa, incluida la gama completa de espesores de las calidades Hardox y Strenx.
Algunas desventajas generales de la soldadura por arco corto incluyen:
- Productividad de soldadura relativamente baja.
- La tendencia hacia un arco inestable. Por lo tanto, se debe tener especial cuidado para alcanzar los parámetros de soldadura adecuados. Una buena medida general es aplicar una longitud de arco corta para promover un rendimiento de arco estabilizado.
- El mayor riesgo de falta de fusión al soldar chapas gruesas debido al bajo aporte de calor.
Transferencia de gotas en soldadura por arco corto
La soldadura por arco corto se caracteriza por una transferencia de metal desde el consumible, donde cada gota cortocircuita el arco. La transferencia de gotas tiene una frecuencia baja de alrededor de 50-200 Hz.
Cada gota crece hasta un tamaño relativamente grande durante la transferencia de metal y, a continuación, se producen cortocircuitos, lo que da lugar a una corriente momentáneamente alta. La gota abandona el alambre y el arco volta a golpearse. La soldadura por arco corto se reconoce por su característico sonido centelleante.
Ilustración de la soldadura por arco corto: a) Comienza a formarse una gota. b) Caiga los avances hacia el metal base. c) La caída toca la piscina de soldadura, causando un cortocircuito. d). El circuito está interrumpido; se forma otra gota.
Soldadura MAG por arco de pulverización
La soldadura por arco de pulverización normalmente tiene un aporte de calor bastante alto, lo que conduce a una mayor productividad en comparación con la soldadura por arco corto. Este arco tiene un grado de estabilidad que contribuye a un nivel muy bajo de salpicaduras. El arco de pulverización se puede realizar en posición plana.
El uso de cables de núcleo fundente rústico ofrece la ventaja de soldar en posiciones distintas a la posición plana.
Las principales posiciones de soldadura, relacionadas con la posición del soplete de soldadura, según la norma EN ISO 6947.
Debido al elevado aporte de calor, la gama de espesores de chapa individual adecuados para esta técnica está limitada a unos 5 mm o más. La excepción es la soldadura por arco pulsado, que puede soldar uniones de espesores de chapa individuales más finos. El sonido de la soldadura por arco voltaico puede distinguirse de la soldadura por arco voltaico por su carácter uniforme.
Transferencia de gotas en la soldadura por arco de pulverización
La transferencia de gotas de metal tiene una frecuencia más alta en comparación con la soldadura por arco corto y el tamaño de cada gota de metal es pequeño. En la soldadura por arco voltaico no se producen cortocircuitos y la gota deja el alambre como una pequeña gota o una pulverización a través del arco voltaico, tal y como se muestra en la siguiente ilustración.
Soldadura MAG con arco voltaico: a) Pistola de soldar. b) Gota. c) Metal de base. d) Electrodo de consumibles. e) Gas protector. f) Depósito de soldadura.
Soldadura MAG por arco voltaico pulsado
La soldadura por arco voltaico pulsado permite obtener un arco voltaico con aportes de calor relativamente bajos. Esta técnica utiliza parámetros pulsados con respecto a una interacción entre los valores de corriente y tensión.
Las principales excepciones con arco pulsado en comparación con una técnica de arco de pulverización son:
- Los espesores de chapa más finos se pueden soldar mediante la técnica de arco pulsado. Incluso los espesores de chapa más finos de las gamas Hardox y Strenx se pueden soldar con la técnica de arco pulsado.
- El usuario puede elegir entre diferentes tipos de pulsos. Cada uno de estos tipos está relacionado con la optimización de una situación determinada, como la reducción de los niveles de salpicaduras durante la soldadura.
- Las técnicas de soldadura por arco pulsado pueden aumentar o disminuir la productividad de la soldadura. Depende del tipo de pulso seleccionado.
- La soldadura en es factible en diferentes tipos de posiciones
El desarrollo de diferentes tipos de técnicas de arco de pulso es significativo. En consecuencia, el número de diferentes técnicas de arco de pulso aumenta en el tiempo.
Transferencia de gotas en la soldadura por arco pulsado
El estado de soldadura que se va a optimizar determina si la secuencia de impulsos generará pulverización o soldadura por arco corto.
Cada transferencia de gotas se genera mediante una o varias secuencias de impulsos consecutivas; consulte la siguiente ilustración.
Ejemplo de aparición de corriente/tiempo durante la soldadura por arco pulsado. Esta secuencia ilustra una transferencia de gotitas de arco de rocío que se genera por cada pulso.
Otros tipos de soldadura por arco voltaico MAG
Debido a los continuos desarrollos en la soldadura MAG de aceros de alta resistencia, existen otros tipos de arco más poco convencionales que los mencionados en este capítulo. Para obtener información actualizada al respecto, póngase en contacto con SSAB.
Gases protectores para soldadura MAG
La aplicación de una mezcla de gas de argón y dióxido de carbono en la soldadura MAG tiene ventajas e inconvenientes asociados a cada componente químico. El objetivo es optimizar la mezcla para cada situación de soldadura específica. Esto se hace aprovechando los beneficios de ambas sustancias químicas a la vez que se minimizan al máximo los inconvenientes.
Hay alternativas a las mezclas de gases sugeridas mencionadas en este capítulo. Una alternativa es sustituir el CO2 total o parcialmente por oxígeno. Dado que estas mezclas tienen un uso limitado, no se mencionan más en este contexto. Puede obtener información adicional sobre estas mezclas de gases protectores a través de los fabricantes de gas.
Argón
El argón también mejora la formación de la transferencia del arco de pulverización. Sin embargo, un gas protector de argón al 100 % provocaría un arco inestable, por lo que los gases protectores deben incluir otro componente gaseoso que tenga la capacidad de estabilizar el arco.
El argón promueve un arco estrecho e intenso que produce un perfil de penetración profundo en el centro del metal de soldadura, a menudo llamado dedo de argón, consulte la siguiente ilustración. Reduce la capacidad de transferencia de calor en el fundido durante la soldadura, contribuyendo a un perfil de penetración más estrecho para cada pasada de soldadura.
El perfil de penetración promovido por un gas protector con alto contenido de argón.
Los efectos negativos de un perfil de penetración relativamente pequeño y estrecho incluyen un mayor riesgo de falta de fusión en la articulación. Además, tiene como consecuencia una sensibilidad algo mayor a la porosidad en el metal de soldadura.
Dióxido de carbono (CO₂)
El CO2 también contribuye a una mayor capacidad de transferencia de calor al fundido licuado, lo que influye en la geometría del metal de soldadura. Ayuda a dar al metal de soldadura una forma relativamente grande y redonda, que se ilustra en la siguiente ilustración. La forma y el tamaño del metal de soldadura proporcionan una mayor resistencia a la falta de fusión y porosidad en el metal de soldadura.
Rendimiento de penetración de un gas protector compuesto únicamente por CO2.
Normalmente, el CO2 se añade en cantidades relativamente pequeñas. Si el contenido de CO2 en el gas protector es demasiado alto, obstaculizará la formación de la soldadura por arco de pulverización. El contenido máximo de CO2 bajo el cual la soldadura por arco de pulverización es factible en mezclas de Ar/CO2 es de aproximadamente £ 25%.
El dióxido de carbono en las mezclas de gases protectores Ar/CO2 estabiliza el arco voltaico.
Selección del gas protector para la soldadura MAG
Debido a la influencia del gas protector, el rendimiento final de la soldadura es una combinación de las propiedades de cada componente de gas individual. Una mayor fracción de un componente gaseoso provoca una mayor influencia de las características de dicho gas.
Los perfiles de penetración típicos para diferentes mezclas de gases se ilustran a continuación en la siguiente ilustración para la soldadura de juntas de filete.
Perfiles de penetración esquemáticos al variar la composición del gas protector durante la soldadura MAG: a) Ar+ y 2 % CO2. b) Ar+ y CO2al 5 %. c) Ar+ y CO2al 10 %. d) Ar+ y CO2al 20 %. e) 100 % CO2.
Gas protector para soldadura TIG
La mezcla de gas protector para la soldadura TIG es más fácil de decidir, ya que hay menos opciones que la soldadura MAG. Durante la soldadura TIG, se debe utilizar un gas para:
- Proteja la piscina de soldadura del oxígeno y el nitrógeno del aire ambiente
- El metal base inmediatamente adyacente a la piscina de soldadura
- Proteja el electrodo de tungsteno de la oxidación
- Permite establecer un arco estable
En general, SSAB propone una composición de gas protector de argón puro para la soldadura TIG que cumple estos requisitos.
Soldadura MAG y TIG de Hardox® y Strenx®
Los gases protectores propuestos en la siguiente tabla para la soldadura MAG y TIG de Hardox® y Strenx® están bien equilibrados para apoyar un rendimiento de soldadura de alta calidad. Si las calidades de Hardox® y Strenx® se sueldan a otros tipos de acero, se pueden aplicar los mismos tipos de gas.
| Método de soldadura |
Tipo de arco |
Posición | Gas protector [% de peso] |
| Electrodo sólido MAG | Arco corto | Todas las posiciones | 18-25 % CO2, resto Ar |
| Electrodo relleno de fundente MAG | Arco corto | Todas las posiciones | 18-25 % CO2, resto Ar |
| Electrodo sólido MAG | Arco largo | Horizontal (PA, PB, PC) | 15-20 % CO2, resto Ar |
| MAG, MCAW | Arco largo | Todas las posiciones | 15-20 % CO2, resto Ar |
| MAG, MCAW | Arco largo | Horizontal (PA, PB, PC) | 15-20 % CO2, resto Ar |
| MAG automático y robótico | Arco largo | Horizontal (PA, PB, PC) | 8-18 % CO2, resto Ar |
| TIG | Arco largo | Todas las posiciones | 100% Ar |
Sugerencias de diferentes mezclas de gases para soldar las calidades Hardox® y Strenx® .
Tenga en cuenta que también se pueden utilizar otros gases protectores. El fabricante del consumible también puede especificar una cierta composición de gas de protección para un consumible específico. En tal caso, se deben aplicar las recomendaciones para el consumible.
Flujo de gas
El flujo de gas se puede optimizar para obtener un rendimiento de soldadura equilibrado. Un flujo de gas demasiado bajo resulta en una protección inadecuada del fundido. Un flujo de gas excesivo puede resultar turbulento, deteriorando la protección de gas.
El flujo de gas para todos los métodos de soldadura basados en gases protectores, como regla general, se puede ajustar utilizando el mismo número de flujo de gas medido en l/min que el diámetro interior de la boquilla medido en mm.
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