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 de cómo utilizar correctamente los gases de protección.
¿Por qué utilizar gas protector 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 auxiliar tiene un efecto positivo, pero también puede provocar efectos adversos.
Si aplicas correctamente el gas protector, te ayudará a:
✦Protege eficazmente el baño de soldadura para reducir o incluso evitar la oxidación.
✦Reduce eficazmente las salpicaduras producidas en el proceso de soldadura.
✦Reduce eficazmente los poros de la soldadura
✦Ayuda a que el baño de soldadura se extienda uniformemente durante la solidificación, para que la soldadura tenga un borde limpio y liso.
✦El efecto de apantallamiento de la pluma de vapor metálico o la nube de plasma sobre el láser se reduce eficazmente, y la tasa de utilización efectiva del láser aumenta.
Siempre y cuandoSelección del tipo de gas de protección, caudal de gas y modo de sopladoSi se utilizan correctamente, se puede obtener el efecto ideal de soldadura. Sin embargo, el uso incorrecto del gas protector también puede afectar negativamente la soldadura. Utilizar un tipo de 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 ocasionar una mayor oxidación de la soldadura y una interferencia externa grave del material metálico dentro del baño de fusión, lo que puede provocar el colapso de la soldadura o una deformación irregular.
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 estable, lo que reduce la formación de una nube de plasma y aumenta la eficiencia del láser. El nitrógeno puede reaccionar con las aleaciones de aluminio y el acero al carbono a cierta temperatura, produciendo nitruros que aumentan la fragilidad de la soldadura y reducen su tenacidad, afectando negativamente las propiedades mecánicas de las uniones soldadas. Por lo tanto, no se recomienda el uso de nitrógeno para soldar aleaciones 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 unión soldada, lo que será beneficioso para mejorar las propiedades mecánicas de la soldadura, por lo que la soldadura de acero inoxidable puede utilizar nitrógeno como gas protector.
Argón (Ar)
La energía de ionización del argón es relativamente baja, y su grado de ionización aumenta bajo la acción del láser. En consecuencia, el argón, como gas protector, no puede controlar eficazmente la formación de nubes de plasma, lo que reduce la eficiencia de la soldadura láser. Surge entonces la pregunta: ¿es el argón un mal candidato para su uso como gas protector en soldadura? La respuesta es no. Al ser un gas inerte, el argón reacciona difícilmente con la mayoría de los metales y es económico. Además, su alta densidad facilita que se hunda en la superficie del baño de fusión, protegiéndolo mejor. Por lo tanto, el argón puede utilizarse como gas protector 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 precio. Para los fabricantes de productos metálicos en serie, el helio incrementa considerablemente los costes de producción. Por ello, su uso se limita generalmente a la investigación científica o a productos de alto valor añadido.
¿Cómo soplar 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 fundido, sino durante todo el período desde el momento en que el metal de soldadura se funde hasta que el metal fundido se solidifica y su temperatura desciende a un cierto nivel.
Dos formas principales de inyectar gas de protección.
▶Uno de ellos está soplando gas protector en el eje lateral, como se muestra en la Figura 1.
▶El otro es un método 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 exhaustiva de muchos aspectos. En general, se recomienda adoptar el método de soplado lateral de gas protector.
Algunos ejemplos de soldadura láser
1. Soldadura de cordón/línea recta
Como se muestra en la Figura 3, la soldadura del producto tiene forma lineal y la unión puede ser a tope, a solape, en esquina negativa o solapada. Para este tipo de producto, es recomendable utilizar gas protector de soplado lateral, como se muestra en la Figura 1.
2. Soldadura de figura o área cercana
Como se muestra en la Figura 4, la soldadura del producto presenta un patrón cerrado, como una circunferencia plana, una forma multilateral plana, una forma lineal multisegmentada plana, etc. La unión puede ser a tope, a solape, con solape, 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 producción de la soldadura. Sin embargo, debido a la diversidad de materiales, en la práctica, la selección del gas es más compleja y requiere una consideración integral del material, el método y la posición de soldadura, así como de los requisitos del resultado. 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