¿Qué es la soldadura por pulverización? - Proceso y técnicas

¿Qué es la soldadura por rociado?

La soldadura por pulverización se refiere a varios procesos de soldadura en forma de pulverización térmica. Es una actividad industrial en la que un polvo o alambre se atomiza a alta velocidad con gas comprimido y se rocía sobre una superficie metálica.

La soldadura por rociado implica el uso de plasma industrial, llama, pistolas de detonación, rociado por arco y oxicorte de alta velocidad. Debido al calor significativo que genera la soldadura por salpicadura, los procedimientos y las normas deben seguirse con cuidado y coherencia para evitar daños a las personas y al medio ambiente.

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¿Cómo funciona la soldadura por rociado?

El rociado térmico es un término general que representa múltiples procesos de recubrimiento. Toda la soldadura implica el uso de material de recubrimiento, por ejemplo, una varilla, polvo o alambre, que se funde mediante diversas fuentes de energía.

En términos simples, se puede definir como un proceso de recubrimiento industrial que consiste en una fuente de calor y un material de recubrimiento fundido en gotas que se rocían a alta velocidad. La pulverización es impulsada hacia un sustrato por un chorro de atomización o gas.

La pulverización térmica es un proceso bastante versátil y se sabe que es muy eficiente. Puede ser una buena alternativa para varios tratamientos superficiales, que incluyen procesos de tratamiento térmico o de nitruración, cromado, niquelado, anodizado, entre otros métodos.

El grosor del recubrimiento difiere según las preferencias individuales. El recubrimiento repara componentes desgastados y piezas básicas de máquinas. También se puede aplicar para mejorar el rendimiento y la durabilidad del elemento. Esto puede durar hasta un 70 % más si se trata bien.

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Diferentes tipos de técnicas de soldadura por rociado

1. Soldadura por arco rociado

La soldadura por arco rociado es uno de los procesos utilizados para transferir metal del electrodo o alambre a la soldadura. Diminutas gotas de metal fundido viajan a través del arco y sobre el metal base o la junta que se está trabajando.

Spray Transfer es ideal para usar en metales más gruesos para soldaduras a tope o de filete. No es adecuado para trabajos de soldadura posicionados porque las gotas de metal que vuelan y la gravedad no crean una situación ideal para el soldador o el trabajo de soldadura.

Técnicamente, la soldadura por arco rociado es un rociado de metal fundido que se transfiere a través del arco, como el agua que escapa de una manguera de jardín con un orificio restringido. La soldadura por arco rociado reduce las salpicaduras de soldadura y crea una costura de soldadura más fina.

Proceso

El proceso involucra altos niveles de corriente y voltaje. Cuando el cable se acerca al metal base, genera una corriente antes de tocar el metal. La corriente calienta el alambre muy rápidamente y lo derrite. El metal fundido viaja en forma de pequeñas gotas a través del arco generado, lo que le da el nombre de soldadura por arco rociado.

La soldadura por arco rociado puede lograr altas tasas de deposición de metal cuando está equipada con la combinación ideal de gas de protección, metal y calibre de alambre y distancia entre el contacto y la punta. Con la combinación perfecta de todo, el proceso puede generar corrientes transitorias muy altas. El proceso también se denomina pulverización axial.

Los niveles de corriente utilizados en este proceso deben ser superiores a la corriente transitoria. Solo entonces el metal se transferirá en forma de gotas, y no solo se derretirá. El proceso requiere el uso de altos niveles de corriente con niveles de voltaje suficientes para garantizar una soldadura sin salpicaduras.

Ventajas

La soldadura por arco rociado es un proceso muy eficiente. Algunos de los beneficios significativos que ofrece este proceso incluyen:

• Altas tasas de deposición de metales
• Buena fusión y penetración de metales
• Excelente aspecto del cordón de soldadura
• Capacidad de usar cables de electrodos de mayor diámetro
• Muy poca generación de salpicaduras

A pesar de la presencia de beneficios tan extensos, el método de transferencia por arco rociado tiene limitaciones sustanciales.

Limitaciones

Las limitaciones de la transferencia por arco rociado incluyen, pero no se limitan a:

• Solo es adecuado para su uso en materiales gruesos (alrededor de 1/8 pulg. (3 mm) y más gruesos)
• Está limitado a posiciones de soldadura de filete planas y horizontales
• No tiene capacidades de raíz abierta

2. Proceso de rociado con llama

El rociado con llama, también conocido como rociado con combustión de oxiacetileno, es la técnica original de rociado térmico desarrollada hace unos 100 años. Utiliza los principios básicos de un soplete de soldadura con la adición de un flujo de aire de alta velocidad para impulsar partículas fundidas sobre el sustrato.

El material de recubrimiento puede estar en forma de alambre o de polvo. Los recubrimientos de rociado por llama a menudo se derriten después de la aplicación para mejorar la adherencia y la densidad del recubrimiento.

Ventajas

• Altas tasas de deposición
• Calefacción superficial baja
• Versátil
• El proceso es simple y fácil de usar

Desventajas

• Adhesión relativamente baja
• Mayor eficiencia de calefacción
• No compatible con metales con puntos de fusión superiores a 2800 °C

3. Oxicombustible de alta velocidad (HVOF)

El proceso HVOF (oxicombustible de alta velocidad) quema oxígeno y un grupo selecto de gases inflamables, incluidos propano, propileno o hidrógeno. Aunque el sistema HVOF utiliza el principio básico de la combustión, la pistola rociadora está diseñada de manera diferente a la pistola rociadora de oxígeno y combustible estándar.

Las diferencias de pistola HVOF producen temperaturas de llama más altas y velocidades más altas. El resultado es un polvo más fundido y más energía cinética disponible para "aplanar" las partículas fundidas del material de recubrimiento. El proceso HVOF produce una fuerza de unión y una densidad de recubrimiento superiores.

El proceso HVOF se usa más comúnmente para depositar metales de alta temperatura de fusión y aleaciones metálicas como el carburo de tungsteno, el carburo de cromo.

Ventajas

• Muy compatible con recubrimientos gruesos
• Bajos niveles de porosidad
• Altos niveles de adherencia
• Más carburos retenidos en comparación con la pulverización a la llama o el plasma

Desventajas

• Relativamente alto con un nivel de ruido de hasta 130 dB
• Baja tasa de deposición
• Ligeramente caro

4. Proceso de pulverización de plasma (PTA)

El proceso de aspersión de plasma (arco no transferido), utiliza gases inertes alimentados a través de un electrodo que induce el estado de “plasma” de los gases. Cuando los gases salen de la boquilla de la pistola y vuelven a su estado normal, se libera una gran cantidad de calor.

Se inyecta un material de recubrimiento en polvo en la "llama" de plasma y se impulsa sobre el sustrato.

Los revestimientos cerámicos se aplican con mayor frecuencia mediante pulverización de plasma debido a sus altas temperaturas de fusión. (A menudo> 3500 F). Se pueden aplicar varios tipos de revestimientos cerámicos mediante pulverización de plasma.

Ventajas

• Fácil de aplicar
• Las partículas de cermet son de mayor tamaño
• Resistencia al desgaste
• Porosidad muy baja o nula
• Revestimiento grueso
• Bajo calentamiento del sustrato en comparación con GTAW

Desventajas

• Alta oxidación en el material rociado
• Difícil obtener una capa delgada de 1 mm o menos

5. Pulverización de detonación

El rociado por detonación es una de las muchas formas de técnicas de rociado térmico que se utilizan para aplicar una capa protectora a velocidades supersónicas a un material para cambiar las características de su superficie. Esto es principalmente para mejorar la durabilidad de un componente.

Fue inventado por primera vez en 1955 por H.B. Sargent, R. M. Poorman y H. Lamprey y se aplica a un componente usando una pistola de detonación diseñada específicamente (pistola D). El componente que se va a rociar debe prepararse correctamente eliminando todos los aceites, grasas y desechos de la superficie y raspando la superficie para lograr una capa de rociado de detonación fuertemente adherida.

Este proceso involucra las velocidades más altas (≈3500 m/s onda de choque que impulsa los materiales de recubrimiento) y temperaturas (≈4000 °C) de los materiales de recubrimiento en comparación con todas las demás formas de técnicas de proyección térmica.

Esto significa que la pulverización por detonación puede aplicar recubrimientos protectores de baja porosidad (menos del 1 %) y bajo contenido de oxígeno (entre 0,1 y 0,5 %) que protegen contra la corrosión, la abrasión y la adherencia bajo carga baja.

Este proceso permite la aplicación de recubrimientos superficiales muy duros y densos que son útiles como recubrimientos resistentes al desgaste. Por esta razón, el rociado por detonación se usa comúnmente para recubrimientos protectores en motores de aeronaves, calibres de bujías y anillos, bordes de corte (cuchillas para biselar), taladros tubulares, palas de rotor y estator, rieles guía o cualquier otro material metálico que esté sujeto a un alto desgaste. y lágrimas.

Por lo general, los materiales que se rocían sobre los componentes durante el rociado por detonación son polvos de metales, aleaciones metálicas y cermet; así como sus óxidos (aluminio, cobre, hierro, etc.).

La pulverización por detonación es un proceso industrial que puede resultar peligroso si no se realiza correctamente y en un entorno seguro. Como tal, hay muchas precauciones de seguridad que deben observarse cuando se utiliza esta técnica de proyección térmica.

6. Proceso de pulverización en frío

La pulverización en frío (CS) es un método de deposición de recubrimiento. Los polvos sólidos (de 1 a 50 micrómetros de diámetro) se aceleran en un chorro de gas supersónico a velocidades de hasta aprox. 1200 m/s Durante el impacto con el sustrato, las partículas sufren una deformación plástica y se adhieren a la superficie.

Para lograr un espesor uniforme, la boquilla de pulverización se escanea a lo largo del sustrato. Los metales, polímeros, cerámicas, materiales compuestos y polvos nanocristalinos se pueden depositar mediante pulverización en frío.

La energía cinética de las partículas, suministrada por la expansión del gas, se convierte en energía de deformación plástica durante la unión. A diferencia de las técnicas de rociado térmico, por ejemplo, rociado de plasma, rociado de arco, rociado de llama o combustible de oxígeno de alta velocidad (HVOF), los polvos no se derriten durante el proceso de rociado.

Ventajas de la soldadura por rociado

• Cordón de soldadura suave
• Alta penetración (usado en metal de 3/16″ o más)
• Altas tasas de depósito de soldadura
• Salpicaduras mínimas
• Costo reducido:el aerosol se usa para fortalecer un material de menor costo
• Poco aporte de calor:los recubrimientos no penetran en el material base
• Versátil:la mayoría de los metales, plásticos y cerámicas se pueden rociar
• Funciona dentro de un amplio rango de grosor:0,001 a 0,1 pulgadas, puede tener más de 1 pulgada de grosor
• Velocidad de procesamiento rápida:el rociado va de 3 a 60 lb/hora (depende del proceso que se utilice)

Desventajas de la soldadura por rociado

• Requiere entrenamiento de soldador
• El costo de la gasolina puede ser mayor debido a los niveles más altos de argón (> 85 %)
• Recomendado solo para posición plana y filetes horizontales
• Las altas temperaturas pueden causar molestias al soldador
• Se puede producir socavado, especialmente en el borde superior de las soldaduras
• La unión del recubrimiento es mecánica, no metalúrgica
• Proceso de línea de visión
• Poca resistencia de los recubrimientos a cargas precisas

Preguntas frecuentes

¿Qué es la soldadura por pulverización?

La soldadura por rociado es un término utilizado para clasificar varios procedimientos de soldadura en forma de rociado térmico. Es una actividad industrial que consiste en atomizar y rociar un polvo o alambre sobre una superficie metálica a alta velocidad con gas comprimido.

¿Qué es la soldadura por arco rociado?

La soldadura por arco rociado es uno de los procesos utilizados para transferir metal del electrodo o alambre a la soldadura. Gotas diminutas de metal fundido viajan a través del arco y sobre el metal base o la junta en la que se está trabajando. Spray Transfer es ideal para usar en metales más gruesos para juntas a tope o de filete.

¿Cómo configuro un arco de pulverización?

Para velocidades de producción más altas, use la transferencia por aspersión. Una mezcla de argón superior al 80% establece el voltaje a 23-4 voltios para comenzar. Configure el amperaje con aproximadamente 300-400 pulgadas de velocidad de alimentación de alambre. Nuevamente aumente/disminuya la velocidad de alimentación de alambre hasta alcanzar los 150 amperios.

¿De qué espesor se puede soldar con spray?

La pulverización térmica puede proporcionar recubrimientos gruesos (el rango de espesor aproximado es de 20 micras a varios mm, según el proceso y la materia prima), sobre un área grande a una tasa de deposición alta en comparación con otros procesos de recubrimiento, como la galvanoplastia, la deposición física y química de vapor. .

¿Es fuerte la soldadura por aspersión?

Soldadura por aspersión de oxicombustible de alta velocidad. El gas alcanza velocidades supersónicas mientras que al mismo tiempo se inyecta polvo en la llama. El proceso proporciona recubrimientos de rociado térmico densos con menos del 1% de porosidad. El resultado tiene una alta fuerza de unión y finos acabados superficiales como rociados.