La soldadura láser se centra principalmente en mejorar la eficiencia y la calidad de la soldadura de materiales de paredes delgadas y piezas de precisión. Hoy no hablaremos de las ventajas de la soldadura láser, sino que nos centraremos en cómo utilizar correctamente los gases de protección.
¿Por qué utilizar gas de protección para la soldadura láser?
En la soldadura láser, el gas de protección influye en la formación, la calidad, la profundidad y el ancho del cordón de soldadura. En la mayoría de los casos, la inyección de gas de protección tiene un efecto positivo, pero también puede tener efectos adversos.
Cuando uses el gas de protección correctamente, te ayudará a:
✦Proteger eficazmente el baño de soldadura para reducir o incluso evitar la oxidación.
✦Reducir eficazmente las salpicaduras producidas en el proceso de soldadura.
✦Reduce eficazmente los poros de soldadura.
✦Ayuda a que el baño de fusión se extienda uniformemente durante la solidificación, de modo que la costura de soldadura tenga un borde limpio y liso.
✦Se reduce eficazmente el efecto de apantallamiento que ejerce la nube de vapor metálico o de plasma sobre el láser, y se incrementa la tasa de utilización efectiva del mismo.
Mientras elSelección del tipo de gas de protección, caudal de gas y modo de soplado.Es cierto que se puede obtener el efecto ideal de soldadura. Sin embargo, el uso incorrecto del gas de protección también puede afectar negativamente al proceso. El uso de un gas de protección inadecuado puede provocar fisuras en la soldadura o reducir sus propiedades mecánicas. Un caudal de gas demasiado alto o demasiado bajo puede causar una oxidación más severa de la soldadura y una interferencia externa importante del material metálico dentro del baño de fusión, lo que puede provocar el colapso o la formación irregular de la soldadura.
Tipos de gas de protección
Los gases protectores más utilizados en la soldadura láser son principalmente N2, Ar y He. Sus propiedades físicas y químicas son diferentes, por lo que sus efectos sobre las soldaduras también lo son.
Nitrógeno (N2)
La energía de ionización del N₂ es moderada, superior a la del Ar e inferior a la del He. Bajo la radiación láser, el grado de ionización del N₂ se mantiene constante, lo que reduce la formación de una nube de plasma y aumenta la eficiencia del láser. El nitrógeno puede reaccionar con la aleación de aluminio y el acero al carbono a cierta temperatura, produciendo nitruros. Esto aumenta la fragilidad de la soldadura, reduce su tenacidad y afecta negativamente las propiedades mecánicas de las uniones soldadas. Por lo tanto, no se recomienda el uso de nitrógeno al soldar aleación de aluminio y acero al carbono.
Sin embargo, la reacción química entre el nitrógeno y el acero inoxidable generada por el nitrógeno puede mejorar la resistencia de la junta soldada, lo que resultará beneficioso para mejorar las propiedades mecánicas de la soldadura, por lo que la soldadura de acero inoxidable puede utilizar nitrógeno como gas de protección.
Argón (Ar)
La energía de ionización del argón es relativamente baja, y su grado de ionización aumenta bajo la acción de un láser. Por lo tanto, el argón, como gas de protección, no puede controlar eficazmente la formación de nubes de plasma, lo que reduce la tasa de utilización efectiva de la soldadura láser. Surge entonces la pregunta: ¿es el argón un mal candidato para su uso como gas de protección en soldadura? La respuesta es no. Al ser un gas inerte, el argón reacciona con dificultad con la mayoría de los metales y es económico. Además, su alta densidad favorece que el argón se hunda en la superficie del baño de fusión y lo proteja mejor, por lo que puede utilizarse como gas de protección convencional.
Helio (He)
A diferencia del argón, el helio posee una energía de ionización relativamente alta que permite controlar fácilmente la formación de nubes de plasma. Además, el helio no reacciona con ningún metal, lo que lo convierte en una excelente opción para la soldadura láser. El único inconveniente es su elevado coste. Para los fabricantes que producen en masa productos metálicos, el helio supone un incremento considerable en los costes de producción. Por ello, el helio se utiliza generalmente en investigación científica o en productos de muy alto valor añadido.
¿Cómo desactivar el gas de protección?
En primer lugar, conviene aclarar que la denominada "oxidación" de la soldadura es solo un término común que, en teoría, se refiere a la reacción química entre la soldadura y los componentes nocivos del aire, lo que provoca su deterioro. Generalmente, el metal de soldadura reacciona con el oxígeno, el nitrógeno y el hidrógeno presentes en el aire a cierta temperatura.
Para evitar que la soldadura se "oxide", es necesario reducir o evitar el contacto entre dichos componentes dañinos y el metal de soldadura a alta temperatura, lo cual no solo ocurre en el metal del baño de fusión, sino durante todo el período desde el momento en que el metal de soldadura se funde hasta que el metal del baño de fusión se solidifica y su temperatura desciende a un cierto nivel.
Dos formas principales de lanzar gas de protección
▶Una de ellas consiste en soplar gas de protección en el eje lateral, como se muestra en la Figura 1.
▶El otro método es el de soplado coaxial, como se muestra en la Figura 2.
Figura 1.
Figura 2.
La elección específica de los dos métodos de soplado implica una consideración integral de muchos aspectos. En general, se recomienda adoptar el método de soplado lateral del gas protector.
Algunos ejemplos de soldadura láser
1. Soldadura de cordón/línea recta
Como se muestra en la Figura 3, la forma de la soldadura del producto es lineal, y la unión puede ser a tope, solapada, en ángulo negativo o superpuesta. Para este tipo de producto, es preferible utilizar el sistema de soplado de gas protector en el eje lateral, como se muestra en la Figura 1.
2. Soldadura de figuras o áreas cercanas
Como se muestra en la Figura 4, la forma de soldadura del producto es un patrón cerrado, como una circunferencia plana, una forma multilateral plana, una forma lineal multisegmento plana, etc. La forma de la unión puede ser a tope, a solape, soldadura superpuesta, etc. Para este tipo de producto, es preferible utilizar el método de gas protector coaxial, como se muestra en la Figura 2.
La selección del gas protector influye directamente en la calidad, la eficiencia y el coste de la soldadura. Sin embargo, debido a la diversidad de materiales, en el proceso real, la selección del gas es más compleja y requiere una consideración integral del material, el método y la posición de soldadura, así como los requisitos del resultado deseado. Mediante pruebas de soldadura, se puede elegir el gas más adecuado para obtener mejores resultados.
Interesado en la soldadura láser y dispuesto a aprender a elegir el gas de protección.
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Fecha de publicación: 10 de octubre de 2022