Ventajas y Desventajas de los procesos de soldadura

Existen diferentes procesos de soldadura en la industria y cada uno de ellos nos presenta una serie especifica de ventajas y desventajas. Esto nos lleva a la necesidad de conocer cual es el mejor procedimiento dependiendo de nuestras necesidades ya que factores como el rendimiento de la soldadura, la calidad de la unión y la estética que esta tenga dependen directamente del proceso que estemos ocupando.

PROCESO SMAW

VENTAJAS

  • Equipo relativamente sencillo, no muy costoso y portátil
  • Poco sensible al viento o corrientes de aire, que los procesos con gas protector
  • Aplicable a varios de procesos y aleaciones
  • Aplicable a gran variedad de espesores, mayores a 2 mm

DESVENTAJAS

  • Es necesario remover la escoria y en caso de no hacer una limpieza adecuada entre cordones se pueden presentar discontinuidades
  • Proceso lento debido a la baja tasa de deposición (debido a que el electrodo tiene una longitud mínima de consumo) y a la necesidad de limpieza
  • Pierde eficiencia en espesores mayores a 28 mm
  • No es aplicable para metales con bajo punto de fusión

PROCESO TIG

VENTAJAS

  • No se requiere el uso de un fundente y tampoco es necesario realizar una limpieza posterior
  • No se presentan salpicaduras, chispas ni emanaciones
  • Permite soldar espesores delgados con mayor facilidad
  • El calor del arco es más concentrado, por lo cual hay menos distorsión y mayor facilidad de soldadura en metales de alta conductividad térmica y metales aleados

DESVENTAJAS

  • Alto costo del equipo y de mano de obra
  • Se requiere una mayor destreza por parte del operador
  • Enfriamiento mas rápido, que resulta en uniones de soldadura mas frágiles

PROCESO MIG/MAG

VENTAJAS

  • Al tratarse de un electrodo continuo, se aumenta la productividad al no tener que cambiarlo, al igual que se incrementa la tasa de deposición
  • Se pueden realizar soldaduras largas sin que existan empalmes entre cordones, evitando así las zonas de peligro de imperfecciones
  • Puede utilizarse para cualquier tipo de material

DESVENTAJAS

  • Los equipos son costosos, mas complejos de manejar y menos fáciles de transportar
  • Sensible al viento y a corrientes de aire, esto hace que su aplicación al aire libre sea limitada
  • Difícil de utilizar en espacios restringidos

PROCESO SAW

VENTAJAS

  • Alta velocidad y rendimiento (alta tasa de deposición)
  • Soldaduras homogéneas
  • Penetración uniforme
  • Permite obtener depósitos de propiedades comparables o superiores a las del metal base

DESVENTAJAS

  • El fundente es abrasivo y con el tiempo generará un desgaste en las partes de equipos automáticos
  • Soldadura plana u horizontal, solamente, ya que el fundente trabaja por gravedad
  • Se necesitan uniones cerradas
  • El fundente necesita estar bien almacenado y protegido
  • Formación de escoria

En EXEL AIR contamos con profesionales que te ayudarán a elegir el proceso que mejor se adapte a tus proyectos

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Los gases en el proceso de soldadura

A finales del siglo XIX, el descubrimiento de gases combustibles y su mezcla con el oxígeno permitió alcanzar altas temperaturas para fundir y soldar láminas de acero. Un ejemplo es la mezcla de oxígeno y acetileno la cual produce una flama que alcanza una temperatura de aproximadamente 3 100º centígrados y funde las piezas metálicas sin necesidad de aplicar presión mecánica.

Pero la función principal de los gases es la de impedir que la atmósfera entre en contacto con el metal de soldadura fundido, y nos referimos a ellos como gases protectores. Esto es necesario porque la mayor parte de los metales, al calentarse hasta su punto de fusión al aire, presentan una marcada tendencia a formar óxidos y, en menor grado, nitruros. La reacción de estos diversos productos puede causar deficiencias de la soldadura, como porosidad y pérdida de ductilidad.

El tipo de gas que se utilice en el proceso tiene un efecto importante sobre ciertos aspectos tales como:

  • Características eléctricas del arco
  • Penetración y velocidad de la soldadura
  • Propiedades mecánicas del metal
  • Tendencia al socavamiento
  • Acción de limpieza
  • Reducción de humo y salpicaduras

Entre los principales gases de protección encontramos

Es importante mencionar que no todos los gases pueden ser usados para cualquier proceso de soldadura. Para poder seleccionarlo debemos tener en consideración algunos criterios de selección:

  • Aleación del alambre
  • Propiedades mecánicas deseadas del deposito
  • Espesor del material y diseño de la junta
  • Condición del material, si tiene recubrimiento, oxido o aceite
  • Perfil de penetración deseado
  • Posición de la soldadura
  • Condiciones de ensamble
  • Costos

Como sabemos, la principal función de los gases de soldadura es la de evitar que el metal fundido, el baño de fusión y el electrodo entren en contacto con el aire, ya que el oxigeno presente reaccionara con el metal y formara óxidos , mientras que el nitrógeno y la humedad pueden promover la aparición de porosidad y provocar fisuras en la unión.

Los gases de protección pueden clasificarse en 2 categorías:

  • Gases inertes: Argón y Helio (permanecen inalterables durante el proceso)
  • Gases activos: Oxigeno, Nitrógeno, Dióxido de carbono e Hidrogeno (reacciona químicamente a la temperatura del arco)

Cuando hablamos de mezclas de gases, estás serán activas siempre y cuando alguno de sus componentes lo sea, para poder considerarla como una mezcla inerte todos los componentes deben de serlo, por lo que la única mezcla de gases que se podría incluir en esta categoría es la mezcla de Argón-Helio.

ARGON

  • Debido a su alta densidad tiende a cubrir de mejor el área de soldadura
  • Al ser mayor su densidad, se requiere un caudal de hilo menor en comparación con el helio
  • Gracias a una baja energía de ionización facilita el cebado y origina arcos estables
  • Idóneo para bajos espesores, al tener una energía de ionización reducida , necesita tensiones reducidas que, a su vez, genera arcos poco enérgicos, con un parte reducido del calor, que permite la soldadura de piezas con pequeños espesores

HELIO

Las principales características del helio son su alto potencial de ionización, una columna de plasma ancha debido a su alta conductividad y una baja densidad. Como consecuente tenemos un aporte térmico muy elevado, cordones anchos y de gran penetración y un proceso a gran velocidad.

Entre las principales aplicaciones del helio se encuentran:

  • Soldadura de grandes espesores
  • Permite una soldadura automatizada donde se pueden emplear grandes velocidades
  • Soldadura de materiales de gran conductividad como el cobre, lo cual reduce la necesidad de un precalentamiento

DIOXIDO DE CARBONO

Es el único gas activo que por si solo se puede utilizar como un gas de protección. Las ventajas mas importantes del CO2 son su bajo costo, su alta velocidad de soldadura y la gran penetración

Entre los principales inconvenientes podemos mencionar que se generan una gran cantidad de salpicaduras y la superficie de los cordones queda ligeramente oxidada. Normalmente se utiliza mezclado con argón

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¿Qué es la nitruración?

Es un tratamiento termoquímico de endurecimiento superficial por el cual se incorpora Nitrógeno a una superficie de acero, compuesto principalmente por fase ferrítica, mediante el calentamiento en una atmósfera de amoníaco. Con el objetivo de incrementar la dureza superficial de las piezas, la resistencia a la corrosión y a la fatiga.

Aplicación de la nitruración

Se aplica en aceros especiales con un contenido en carbono que suele estar comprendido entre 0.25 a 0.50% y con elementos de aleación como Cromo y Aluminio, que favorecen la difusión del Nitrógeno, y Molibdeno, que elimina la fragilidad de la capa nitrurada.

Aceros para nitruración

No todos los aceros son aptos para nitrurar, ya que en ocasiones el procedimiento puede resultar contraproducente, tales como los aceros al carbón, en los que el nitrógeno penetra demasiado rápido en la estructura y la capa nitrurada tiende a desprenderse.

Para la nitruración resulta más conveniente que en la composición de la aleación haya una cierta cantidad de aluminio (1% aproximadamente).

¿Cómo se hace la nitruración?

Puede ser a través de dos mecanismos. Un primer tratamiento de conversión química superficial, en el que tiene lugar la formación de una capa compuesta principalmente por nitruro de hierro (Fe2N).

Un segundo tratamiento de difusión de Nitrógeno como solución sólida y de combinación con algunos elementos de aleación del acero (Cromo, Aluminio, Volframio, Molibdeno y Titanio, principalmente) para formar nitruros finamente dispersos, conduciendo a un endurecimiento estructural.

En Exel Air contamos con la experiencia para una asesoría enfocada en tus necesidades.

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Oxígeno industrial vs medicinal

El oxígeno es un gas incoloro, insaboro e inoloro, y es 1.1 veces más pesado que el aire, por sí solo no es inflamable pero puede mantener la combustión y puede causar fuego o explosión. De igual manera todos recordamos que el Oxígeno (O2), es indispensable para mantener la vida, y el cual se encuentra en la atmósfera en aproximadamente un 21% del volumen de la misma.

Gases medicinales

Los gases medicinales facilitan la función respiratoria, ayudan en la exploración pulmonar y del sistema sanguíneo, y son coadyuvantes de la anestesia. También se aplican para establecer diagnósticos, en cirugía, en esterilización y en el laboratorio clínico para el calibrado de algunos equipos y aparatos.

Gases industriales

Los gases industriales pueden ser a la vez orgánicos e inorgánicos y se obtienen del aire mediante un proceso de separación o producidos por síntesis química cumpliendo con los requerimientos de la norma que rige el proceso.

En el caso del oxigeno industrial y medicinal cuentan con una pureza del 99.995% pero su proceso de envasado es diferente para garantizar un consumo seguro hacia las personas.

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Identificación de cilindros

En Exel Air sabemos que la identificación mediante el uso de colores y de inscripciones marcadas sobre el recipiente, de la naturaleza de gases industriales, medicinales y mezclas de los mismos contenidos en cilindros nos ayuda a facilitar su manejo, cuidado y transporte.

Existen varios sistemas de identificación de cilindro como:

  1. Esquema del color de pintura único usado para cilindros de gases.
  2. Calcomanía colocada en la ojiva, en la cual se menciona el nombre del gas y precauciones principales para su manejo. En el caso del oxígeno medicinal se le agrega otra calcomanía con una cruz en rojo que lo identifica para este uso.
  3. Con etiquetas en forma visible y estable, evitando un estampado en el cuerpo del contenedor. Las etiquetas deben ser fijadas en la ojiva e incluir el nombre del gas en idioma español, su fórmula química, el nombre usual del producto en caso de mezclas y la identificación del fabricante del gas.
  4. En la tapa de protección del cilindro deberá pintarse del color correspondiente al gas principal de acuerdo al código.
  5. En caso de que sea una mezcla de gases, el casquete semiesférico o todo el cilindro debe llevar el color correspondiente al gas predominante en la mezcla, en tanto, el segundo gas es identificado mediante la superposición de una banda circular del color correspondiente al mismo, con un ancho igual a 1/10 de la altura del cilindro.

En Exel air hacemos hincapié de nunca confiarse sólo en el color del cilindro para determinar su contenido. Leer la etiqueta para su identificación y verificación del tipo de válvula es lo más recomendable.

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Aplicaciones industriales del bióxido de carbono

El CO2 (bióxido de carbono), también denominado anhídrido carbónico o dióxido de carbono, es un gas presente en el aire cuyas moléculas están compuestas por dos átomos de oxígeno y uno de carbono. Es soluble en agua a presión constante, se encuentra en la naturaleza en forma gaseosa, pero cuando se le somete a una presión y temperatura muy baja se vuelve líquido y llega a ser sólido formando lo conocido como hielo seco y nieve carbónica.

Características y propiedades

Es un compuesto no tóxico, no inflamable y abundante en la naturaleza, inodoro, incoloro e insaboro.

Obtención

El CO2 se forma a partir de diversos procesos como:

  • Combustión
  • Fermentación
  • Respiración
  • Reacción de carbonatos en medio ácido

Aplicaciones industriales

Dadas sus propiedades físicas y químicas se utiliza desde hace muchos años en la industria alimentaria. En la producción de bebidas carbonatadas, la utilización de este gas en envases con atmósferas modificadas o protectoras. Además de otros usos, como su aplicación para el tratamiento de aguas potables y residuales, la construcción de polímeros, fabricación de hielo seco para limpiezas criogénicas, etc.

En Exel Air, el bióxido de carbono es uno de nuestros principales productos. a partir de un tanque (9.5m3) surtimos cualquier demanda de gas de manera personalizada. ¡Contáctanos!

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¿Qué significa el grado de pureza de un gas?

Los requerimientos de pureza de los gases dependen de la aplicación en los procesos.

¿Cómo se clasifica?

Las purezas de los gases son clasificadas por los fabricantes con base en la concentración de impurezas encontradas en los mismos. Este código de clasificación o grado es determinado por el porcentaje de pureza. Este código de clasificación consistirá en un número de dos dígitos; el primer dígito representa el número de nueves en el porcentaje de pureza y el segundo indica el último dígito.

¿Cómo se expresa?

Por ejemplo, un gas grado 5 es uno con una pureza de 99.999 por ciento, y un grado 5.5 es 99.9995 por ciento puro y también un gas grado 5 tendría 1,000 partes por millón (ppm) de impurezas. Varios fabricantes de gas clasificamos gases con un nivel mínimo de pureza de 99.995 por ciento como de “alta pureza”, un nivel mínimo de 99.999 por ciento como “ultra alta pureza”, y un nivel mínimo de 99.9995 por ciento como “grado para investigación”. Sin embargo, debido a que los estándares pueden variar.

¿Qué significa?

Es una indicación de la cantidad de otro gas que contiene. Una pureza alta es una indicación de un contenido bajo de otros gases.

¿De qué depende?

El tipo de aplicación determinará el grado de gas que se recomienda para ese uso, también el sistema de regulación y alimentación para el gas.

La pureza del gas requerida para una aplicación industrial puede variar dependiendo del gas y de la aplicación particular. Aunque estas aplicaciones no requieren de estrictos estándares de grados más altos de gases, debe tomarse en cuenta la pureza del gas.

En Exel Air contamos con los más altos estándares de calidad, además de un excelente servicio al cliente. Con nuestros gases podemos ofrecerte la pureza necesaria para garantizar el mejor rendimiento de tu proceso, contáctanos.

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Normativa sobre los cilindros de los gases

Como se mencionó en nuestro artículo medición de pureza de los gases, estos productos se suministran comúnmente como gases comprimidos y también como líquidos criogénicos (oxígeno, nitrógeno, argón). En forma gaseosa, se usan regularmente cilindros de acero y en forma líquida, termos criogénicos, o en caso de alto consumo, tanques estacionarios o portátiles.

La elección de estos sistemas de envasado y distribución depende del producto requerido y del volumen de consumo diario.

En este artículo nos concentramos en los cilindros de los gases, cilindros de alta presión, los cuales definimos como un contenedor portátil que se usa para transportar y almacenar gases comprimidos utilizados sobretodo en las actividades de soldadura y corte.

Normativa en México

La norma en México NMX-H-9809-2-NORMEX-2016 encargada de CILINDROS PARA EL TRANSPORTE DE GASES COMPRIMIDOS Y LICUADOS, ESPECIFICACIONES PARA EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE CILINDROS DE ACERO SIN SOLDADURA TEMPLADO Y REVENIDO, RELLENABLES CON GAS CON RESISTENCIA A LA TRACCIÓN IGUAL O SUPERIOR A LOS 1 100 MPa. PARTE 2: CILINDROS DE ACERO TEMPLADO Y REVENIDO SIN SOLDADURA PARA GASES SUJETOS A PRESIÓN CON UNA RESISTENCIA A LA TRACCIÓN IGUAL O SUPERIOR A 1 100 MPa.

Es la guía para contar con cilindros de gases seguros y de calidad.

Algunos puntos importantes de esta norma son:

  • El color de cilindro dependerá del gas que se encuentre en el
  • Cada cilindro llevará en caracteres visibles y duraderos las inscripciones:

Nombre del propietario del cilindro, presión máxima de servicio o la presión de prueba, peso tara del cilindro siempre que se trate de gases licuados, volumen del cilindro en litros de agua, fecha de la última prueba hidrostática, indicando mes, año, logotipo del laboratorio de prueba hidrostática, norma técnica de fabricación del cilindro y número serial de identificación del mismo.

  • Los cilindros para contener gases comprimidos llevarán, además de las marcas generales, las siguientes: Evitar la formación de bordes agudos en las marcas.
  • Los cilindros de gases altamente tóxicos usadas en docencia deben ser utilizadas en una campana química.
  • Debe existir un dispositivo de retención de llama en las líneas de conexión de cilindros que conecten gases inflamables.
  • Cuando se usen gases inflamables en conjunto con oxígeno, la línea de gases inflamables debe estar equipada con protección de retroceso para evitar las mezclas.
  • Los cilindros deben ser sometidos a una prueba neumática y a una prueba hidrostática, y a otras pruebas físicas necesarias que garanticen su seguridad.
  • Las características físicas del cilindro y sus aditamentos deben ser plenamente establecidos para el gas que lo contienen.
  • En el manejo y transporte de los cilindros, deberá evitarse su caída.
  • El cilindro debe inspeccionarse siempre de manera visual.

En Exel Air contamos con los requerimientos necesarios para la comercialización de gases, bajo la normativa mexicana e ISO.

Contáctanos en nuestro chat en línea para una asesoría personalizada.

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Medición de pureza de Gases

En relación a las condiciones de temperatura y presión relativamente estables existentes en el medio ambiente, en Exel Air definimos como gas, a todo elemento o compuesto que exista habitualmente en estado gaseoso, en las cercanías de las condiciones normales de temperatura y presión (15°C, 1 atm).

11 elementos tienen esta condición de gases, así como un número aparentemente ilimitado de compuestos y mezclas, como el aire. Los cuáles son: oxígeno, nitrógeno, hidrógeno, cloro, flúor, helio, neón, argón, kryptón, xenón y radón.

Los gases se suministran comúnmente como gases comprimidos y también como líquidos criogénicos (oxígeno, nitrógeno, argón). En forma gaseosa, se usan regularmente cilindros de acero y en forma líquida, termos criogénicos, o en caso de alto consumo, tanques estacionarios o portátiles.

Gases de alta pureza

Con el objetivo de poder satisfacer íntegramente las nuevas necesidades de gases especiales que el desarrollo de la industria exige, se cuentan con los equipos y la tecnología necesaria para producir gases de pureza hasta Grado 5.0 (99,999%) y mezclas de alta precisión certificadas. Además, se mantiene en stock una variedad de gases ultrapuros, que permiten cubrir la mayoría de los usos que el mercado demanda.

Se utilizan este tipo de gases especiales para las siguientes aplicaciones:

  • Cromatografía de Gases
  • Ionización de llama
  • Fluorescencia rayos X

Medición de pureza

Los gases industriales puros requieren la medición de humedad y de oxígeno, dado que el son un contaminante en los procesos industriales por causar oxidación en tuberías, promover el crecimiento microbiano, interferir en los procesos productivos al reaccionar químicamente con otras sustancias.

Las empresas de gases industriales como Exel Air deben de contar con un laboratorio analítico en el que se toman muestras de los lotes producidos y se mide humedad, oxígeno, bióxido de carbono, hidrocarburos totales, entre otras impurezas con el fin de entregar productos de calidad y específicos para cada proceso en la industria.

Instrumentos de medición

Debido a que es un requerimiento indicar la pureza de los gases que se vendan para ciertos procesos e industrias, existen instrumentos que se encargan de realizar la medición de pureza, algunos son:

  • Analizadores de humedad y oxígeno
  • Higrómetros
  • Sensores de oxígeno
  • Transmisores de concentraciones de mezclas binarias de gas con H2, CO2, He2, CH4

En Exel Air contamos con gases de acuerdo a tus procesos, contáctanos en nuestro chat en línea para asesoría personalizada.

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¿Las temperaturas frías tienen un efecto sobre la resistencia de la soldadura?

La temperatura alcanzada y la velocidad de enfriamiento influyen en el endurecimiento conseguido en la unión soldada, ya que modifica su microestructura, la geometría de junta, la entrada de calor y el precalentamiento.

Tasa de enfriamiento

La tasa de enfriamiento (cooling rate) define los cambios metalúrgicos que pueden ocurrir en la unión soldada, y depende de factores como la conductividad térmica y el espesor de los miembros de la junta soldada, el precalentamiento, la temperatura entre pases y la entrada de calor.

Efectos

Los efectos son medidos regularmente entre temperaturas de 590 C y 700 C, en las cuales se ocurren cambios significativos metalúrgicos. Los efectos no deseables del ciclo térmico de soldadura, son esencialmente:

  • Generación de tensiones residuales o distorsión
  • Modificación de la estructura metalográfica
  • Absorción de gases por el metal fundido

Efecto sobre la resistencia

Nos concentramos en los efectos en la resistencia, los cuales son la generación de tensiones residuales y la distorsión.

Comúnmente, los esfuerzos residuales en una junta soldada son de resistencia a la fluencia en el sentido paralelo al metal de soldadura depositado y una parte de la resistencia a la fluencia en la dirección perpendicular al metal de soldadura depositado, dependiendo del espesor, o de la restricción a la contracción. Si estas tensiones alcanzan el límite de fluencia se produce deformación plástica localizada que luego en el enfriamiento genera esfuerzos residuales y distorsión.

El esfuerzo de fluencia y la resistencia última a tracción del metal de soldadura son funciones de la temperatura entre pases. Tener altos valores de temperatura entre pases tienden a reducir la resistencia del metal de soldadura y genera una estructura de grano fino que mejora la tenacidad a la de la unión.

Por lo tanto en Exel Air concluimos que las temperaturas frías si tienen un efecto sobre la resistencia de la soldadura. Para una asesoría personalizada sobre cualquier proceso de soldadura contáctanos en nuestro chat en línea.

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