Influencia de la elección de los gases de protección en la soldadura TIG orbital

El gas de protección es el segundo elemento más importante —después del electrodo— en el proceso de soldadura TIG.

Actualmente se puede encontrar en el mercado una amplia variedad de gases de protección especialmente diseñados para el proceso de soldadura TIG.

Reactividad química

Por lo general, los gases de protección se clasifican en tres categorías en función de su reactividad química. Esta clasificación permite elegir el gas adecuado según las propiedades de los metales que se deseen soldar y el tipo de resultado de soldadura que se requiera.

GASES INERTES

Los gases inertes son monoatómicos, como el argón, el helio y sus mezclas, independientemente de su composición. No producen ninguna reacción con el metal fundido. Estos gases se utilizan para la soldadura TIG, la soldadura MIG de aluminio y sus aleaciones, así como para la soldadura por plasma.

GASES OXIDANTES (ACTIVOS)

These gases cause a more important oxidation of the surface of the weld seam and they have a higher oxidation index. These gases are the following: oxygen (only in a blend with <6%), carbon dioxide and in the same way the blends of carbon dioxide: argon/carbon dioxide, argon/carbon and dioxide/oxygen. The carbon dioxide is an inert gas at ambient temperature and active at welding temperature. This kind of gas is used for manual, automatic and robotised MAG welding.

GASES REDUCTORES (ACTIVOS)

Se trata de hidrógeno y, por supuesto, de todas las mezclas, como la de argón e hidrógeno.

El hidrógeno consume oxígeno y todos los gases oxidantes; por ello, se le denomina gas reductor. El uso de hidrógeno mejora el aspecto del cordón de soldadura (ya que reduce los óxidos) y, debido a su conductividad térmica, influye directamente en el perfil de penetración y en la velocidad de soldadura. No se recomienda utilizar hidrógeno con aceros ferríticos.

Potencial ionizante, conductividad térmica y química de la deposición

El potencial de ionización de los gases de protección es un aspecto muy importante en la soldadura TIG orbital, ya que influye directamente en la velocidad de soldadura y en la penetración.

La tabla siguiente muestra algunos valores relativos al potencial de ionización de los átomos y moléculas más comunes.

Aquí se puede observar que la ionización del argón se produce a 15,76 eV. Esto significa que el argón es un gas ideal para la iniciación del arco. Cuanto mayor es el potencial de ionización, más fácil resulta la iniciación del arco. El helio tiene un potencial de ionización de 24,6 eV y genera una tensión de arco elevada. Una tensión de arco más elevada permite alcanzar mayores velocidades de soldadura e influye en la forma de la penetración.

CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

Otro factor clave es la conductividad térmica, es decir, la capacidad de transmitir el calor. Cada gas de protección utilizado en la soldadura orbital tiene una conductividad térmica que varía en función de su temperatura. Cuanto mayor sea la conductividad del gas, más caliente será el arco de soldadura.

ESTABILIDAD DEL ARCO

La estabilidad del arco puede mejorarse utilizando un gas oxidante, como el oxígeno o el CO₂. Su uso provocará la formación de un depósito de óxidos en la superficie, lo que contribuirá a mantener la estabilidad del arco.

QUÍMICA DE LA DEPOSICIÓN

El gas de protección influye considerablemente en las características químicas de la deposición. Se trata de gases activos como: O₂, CO₂, N₂, H₂.

Efectos del hidrógeno y el nitrógeno

EFECTOS DEL HIDRÓGENO

El hidrógeno es un gas reductor; contribuye a reducir el porcentaje de oxígeno tanto en el depósito como en la superficie de la pieza de trabajo.

Asimismo, por motivos metalúrgicos, no se debe utilizar hidrógeno para:

• Soldadura multicapa
• Aceros inoxidables no austeníticos
• Aceros templados

EFECTOS DEL NITRÓGENO

El nitrógeno se utiliza principalmente junto con otros gases para proteger los aceros inoxidables, los aceros dúplex y los superdúplex (de estructura ferrítico-austenítica). Contribuye, al mismo tiempo, a facilitar en cierta medida la formación de austenita y mejora la resistencia a la corrosión por picaduras.

FORMA DEL ARCO

La conductividad térmica describe la transferencia de calor desde el centro hacia la parte exterior de la columna del arco y, por consiguiente, hacia el eje central del arco, donde la temperatura alcanza su nivel máximo.

El argón tiene una baja conductividad térmica y genera una concentración de energía en el centro del arco. Como se muestra en la siguiente figura, un arco eléctrico se representa mediante dos elementos:

– El eje central, que es el que presenta la temperatura más alta y el que determina la forma de la penetración.

– La forma del arco de soldadura también depende de la densidad relativa del gas de soldadura en comparación con el aire ambiente; cuanto menor sea la densidad del gas, más se ensanchará el arco.

Ar: Penetración limitada, mala humectación

Ar/O₂: Penetración reducida, buena humectación

CO₂: Penetración correcta, raíz fuerte (compacidad excelente), humectación moderada

Ar/CO₂: Penetración más redondeada y menor humectación que con Ar/O₂

Él: Zona de fusión ensanchada, raíz sólida y buena humectación

Ar/He: La zona de fusión presenta un perfil más ensanchado y es más amplia en la raíz en comparación con el argón.

Gas de protección de fondo

La protección mediante gas de protección es fundamental para todos los aceros de baja o alta aleación, así como para los aceros exóticos y todos los aceros inoxidables.

Aunque el gas de respaldo puede no ser necesario para determinados aceros al carbono, es muy recomendable para todas las aplicaciones de soldadura TIG orbital, ya que protege el cordón de soldadura interior y mejora el control del baño de fusión.

La elección del gas de apoyo influye directamente en las características del material y en el color de las soldaduras.

Conclusión:

Incluso en la soldadura TIG orbital, el gas de protección adecuado suele aumentar considerablemente la productividad. Esperamos que este manual te ayude a elegir el gas más adecuado en función del resultado final deseado y del proceso de soldadura que utilices. Las máquinas AXXAIR te ayudarán a preconfigurar y registrar una serie de parámetros.Solicita una demostración paraobtener más información sobre las máquinas AXXAIR.