La influencia del gas protector en la soldadura láser
Soldador láser de mano
Contenido del capítulo:
▶ ¿Qué puede aportarle el gas de protección adecuado?
▶ Varios tipos de gases protectores
▶ Dos métodos para utilizar gas protector
▶ ¿Cómo seleccionar el gas protector adecuado?
Soldadura láser portátil
Efecto positivo del gas protector adecuado
En la soldadura láser, la elección del gas protector puede tener un impacto significativo en la formación, calidad, profundidad y ancho de la costura de soldadura. En la gran mayoría de los casos, la introducción de gas protector tiene un efecto positivo sobre la costura de soldadura. Sin embargo, también puede tener efectos adversos. Los efectos positivos de utilizar el gas protector correcto son los siguientes:
1. Protección eficaz del baño de soldadura.
La introducción adecuada de gas protector puede proteger eficazmente el baño de soldadura de la oxidación o incluso prevenirla por completo.
2. Reducción de salpicaduras
La introducción correcta de gas protector puede reducir eficazmente las salpicaduras durante el proceso de soldadura.
3. Formación uniforme de la costura de soldadura
La introducción adecuada de gas protector promueve la distribución uniforme del baño de soldadura durante la solidificación, lo que da como resultado una costura de soldadura uniforme y estéticamente agradable.
4. Mayor utilización del láser
La introducción correcta de gas protector puede reducir eficazmente el efecto protector de las columnas de vapor metálico o las nubes de plasma en el láser, aumentando así la eficiencia del láser.
5. Reducción de la porosidad de la soldadura.
Una introducción correcta del gas protector puede minimizar eficazmente la formación de poros de gas en la costura de soldadura. Al seleccionar el tipo de gas, el caudal y el método de introducción adecuados, se pueden lograr resultados ideales.
Sin embargo,
El uso inadecuado de gas protector puede tener efectos perjudiciales en la soldadura. Los efectos adversos incluyen:
1. Deterioro de la costura de soldadura
Una introducción inadecuada de gas protector puede provocar una mala calidad del cordón de soldadura.
2. Agrietamiento y propiedades mecánicas reducidas.
La elección del tipo de gas incorrecto puede provocar grietas en la costura de soldadura y una disminución del rendimiento mecánico.
3. Aumento de oxidación o interferencia.
Una elección incorrecta del caudal de gas, ya sea demasiado alto o demasiado bajo, puede provocar una mayor oxidación del cordón de soldadura. También puede causar graves perturbaciones en el metal fundido, lo que provoca el colapso o la formación desigual de la costura de soldadura.
4. Protección inadecuada o impacto negativo
Una elección incorrecta del método de introducción de gas puede provocar una protección insuficiente del cordón de soldadura o incluso tener un efecto negativo en la formación del cordón de soldadura.
5. Influencia en la profundidad de la soldadura
La introducción de gas protector puede tener un cierto impacto en la profundidad de la soldadura, especialmente en la soldadura de placas delgadas, donde tiende a reducir la profundidad de la soldadura.
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Tipos de gases protectores
Los gases protectores más utilizados en la soldadura láser son el nitrógeno (N2), el argón (Ar) y el helio (He). Estos gases tienen diferentes propiedades físicas y químicas, lo que resulta en diferentes efectos sobre la costura de soldadura.
1. Nitrógeno (N2)
El N2 tiene una energía de ionización moderada, superior a la del Ar e inferior a la del He. Bajo la acción del láser, se ioniza en un grado moderado, lo que reduce eficazmente la formación de nubes de plasma y aumenta la utilización del láser. Sin embargo, el nitrógeno puede reaccionar químicamente con aleaciones de aluminio y acero al carbono a determinadas temperaturas, formando nitruros. Esto puede aumentar la fragilidad y reducir la tenacidad de la costura de soldadura, afectando negativamente a sus propiedades mecánicas. Por lo tanto, no se recomienda el uso de nitrógeno como gas protector para aleaciones de aluminio y soldaduras de acero al carbono. Por otro lado, el nitrógeno puede reaccionar con el acero inoxidable, formando nitruros que mejoran la resistencia de la unión soldada. Por tanto, el nitrógeno se puede utilizar como gas protector para soldar acero inoxidable.
2. Gas argón (Ar)
El gas argón tiene la energía de ionización relativamente más baja, lo que da como resultado un mayor grado de ionización bajo la acción del láser. Esto es desfavorable para controlar la formación de nubes de plasma y puede tener un cierto impacto en la utilización eficaz de los láseres. Sin embargo, el argón tiene una reactividad muy baja y es poco probable que experimente reacciones químicas con metales comunes. Además, el argón es rentable. Además, debido a su alta densidad, el argón se hunde por encima del baño de soldadura, proporcionando una mejor protección para el baño de soldadura. Por tanto, puede utilizarse como gas de protección convencional.
3. Gas helio (Él)
El gas helio tiene la mayor energía de ionización, lo que produce un grado muy bajo de ionización bajo la acción del láser. Permite un mejor control de la formación de nubes de plasma y los láseres pueden interactuar eficazmente con los metales. Además, el helio tiene una reactividad muy baja y no sufre fácilmente reacciones químicas con los metales, lo que lo convierte en un gas excelente para proteger las soldaduras. Sin embargo, el coste del helio es elevado, por lo que generalmente no se utiliza en la producción en masa de productos. Se emplea comúnmente en investigaciones científicas o para productos de alto valor agregado.
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Métodos de introducción de gas protector
Actualmente, existen dos métodos principales para introducir gas de protección: soplado lateral fuera del eje y gas de protección coaxial, como se muestra en la Figura 1 y la Figura 2, respectivamente.
Figura 1: Gas de protección de soplado lateral fuera del eje
Figura 2: Gas de protección coaxial
La elección entre los dos métodos de soplado depende de varias consideraciones. En general, se recomienda utilizar el método de soplado lateral fuera del eje para el gas de protección.
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Principios para elegir el método de introducción del gas de protección
En primer lugar es importante aclarar que el término “oxidación” de soldaduras es una expresión coloquial. En teoría, se refiere al deterioro de la calidad de la soldadura debido a reacciones químicas entre el metal de soldadura y los componentes dañinos del aire, como el oxígeno, el nitrógeno y el hidrógeno.
Prevenir la oxidación de la soldadura implica reducir o evitar el contacto entre estos componentes dañinos y el metal de soldadura a alta temperatura. Este estado de alta temperatura incluye no sólo el metal fundido del baño de soldadura sino también todo el período desde que el metal de soldadura se funde hasta que el baño se solidifica y su temperatura disminuye por debajo de un cierto umbral.
Por ejemplo, en la soldadura de aleaciones de titanio, cuando la temperatura es superior a 300°C, se produce una rápida absorción de hidrógeno; por encima de 450°C, se produce una rápida absorción de oxígeno; y por encima de 600°C, se produce una rápida absorción de nitrógeno. Por lo tanto, se requiere una protección efectiva para la soldadura de aleación de titanio durante la fase en la que se solidifica y su temperatura desciende por debajo de 300 °C para evitar la oxidación. Con base en la descripción anterior, está claro que el gas protector inyectado debe brindar protección no solo al baño de soldadura en el momento apropiado sino también a la región recién solidificada de la soldadura. Por lo tanto, generalmente se prefiere el método de soplado lateral fuera del eje que se muestra en la Figura 1 porque ofrece un rango más amplio de protección en comparación con el método de blindaje coaxial que se muestra en la Figura 2, especialmente para la región recién solidificada de la soldadura. Sin embargo, para ciertos productos específicos, la elección del método debe realizarse en función de la estructura del producto y la configuración de la junta.
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Selección específica del método de introducción del gas protector.
1. Soldadura en línea recta
Si la forma de soldadura del producto es recta, como se muestra en la Figura 3, y la configuración de la junta incluye juntas a tope, juntas traslapadas, soldaduras en ángulo o soldaduras en pila, el método preferido para este tipo de producto es el método de soplado lateral fuera del eje que se muestra en Figura 1.
Figura 3: Soldadura en línea recta
2. Soldadura plana de geometría cerrada
Como se muestra en la Figura 4, la soldadura en este tipo de producto tiene una forma plana cerrada, como una forma de línea circular, poligonal o de múltiples segmentos. Las configuraciones de juntas pueden incluir juntas a tope, juntas traslapadas o soldaduras apiladas. Para este tipo de producto, el método preferido es utilizar el gas de protección coaxial que se muestra en la Figura 2.
Figura 4: Soldadura plana de geometría cerrada
La selección del gas de protección para soldaduras de geometría plana cerrada afecta directamente la calidad, la eficiencia y el costo de la producción de soldadura. Sin embargo, debido a la diversidad de materiales de soldadura, la selección del gas de soldadura es compleja en los procesos de soldadura reales. Requiere una consideración exhaustiva de los materiales de soldadura, los métodos de soldadura, las posiciones de soldadura y el resultado de soldadura deseado. La selección del gas de soldadura más adecuado se puede determinar mediante pruebas de soldadura para lograr resultados de soldadura óptimos.
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Visualización de vídeo | Un vistazo a la soldadura láser portátil
Video 1 - Conozca más sobre qué es la soldadora láser portátil
Video2: Soldadura láser versátil para diversos requisitos
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Hora de publicación: 19 de mayo de 2023