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

• Argón
• Nitrógeno
• Oxigeno
• Bióxido de Carbono
• Mezclas de gases

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