Gases de soldadura:101 por qué los usamos y sus tipos

¿Qué son los gases de soldadura?

El gas de soldadura se utiliza en una variedad de formas diferentes. Estos incluyen proteger el arco de impurezas como aire, polvo y otros gases; mantener limpias las soldaduras en la parte inferior de la costura opuesta al arco (o purga); y calentamiento de metales. Los gases de inertización también se utilizan para proteger el metal después del proceso de soldadura.

Los gases utilizados en los procesos de soldadura y corte incluyen:

• Gases protectores como dióxido de carbono, argón, helio, etc.
• Gases combustibles como acetileno, propano, butano, etc.
• Oxígeno, utilizado con gases combustibles y también en pequeñas cantidades en algunas mezclas de gases de protección

Mientras que los soldadores tradicionales sabían muy poco sobre los gases en su soldadura, el auge de las máquinas de soldadura MIG y TIG en los últimos 70 u 80 años ha traído la necesidad de gas de soldadura como un producto común en la mayoría de los talleres.

A medida que nos adentramos en los principales gases y mezclas utilizados en el mundo de la soldadura, es fascinante saber cuánto hemos progresado en el corto tiempo desde que se implementaron por primera vez. La progresión es enorme, y lo que está reservado para los nuevos gases, o las nuevas formas de usar estos gases, es emocionante.

En este artículo, exploraremos los diferentes tipos de gas de soldadura y sus usos.

¿Cuál es el propósito del gas en la soldadura?

Existe una gama de diferentes usos para el gas en la soldadura. Esto puede incluir:mantener el arco libre de impurezas (como polvo, otros gases, suciedad, etc.),

También se utiliza para ayudar a la estabilidad del arco y garantizar una transferencia de metal adecuada para muchos procesos de soldadura. Asegúrese de que el baño de soldadura se mantenga limpio debajo de la costura (esto se conoce como purga), también para cubrir y calentar.

Si no usa el gas correctamente al soldar, puede terminar con una soldadura débil o porosa o descubrir que hay demasiadas salpicaduras al soldar. Las salpicaduras no arruinarán la soldadura, pero reducen la productividad, ya que requieren esfuerzo para limpiarlas.

1. Gases Inertes y Reactivos

Hay dos tipos de gas aplicables a la soldadura:

Gases inertes. Un gas inerte es un gas que no cambia bajo un conjunto dado de condiciones. Los gases inertes se utilizan a menudo en aplicaciones de soldadura, sellado o marcado en un esfuerzo por evitar reacciones químicas no deseadas que pueden degradar una pieza. Estas reacciones no deseadas incluyen la oxidación y la hidrólisis, que son reacciones con el oxígeno y la humedad del aire.

El nitrógeno y el argón purificados se usan más comúnmente como gases inertes debido a su gran abundancia natural (78 % de N2, 1 % de Ar en el aire) y su costo relativamente bajo.

Gases reactivos. También conocidos como gases inertes, son gases que no experimentan reacciones químicas en condiciones específicas, como la oxidación. Estos incluyen argón, dióxido de carbono, helio y nitrógeno.

Los gases de protección reductores en la tecnología de soldadura son siempre gases mixtos que consisten en argón o nitrógeno con hidrógeno. El argón con hidrógeno se utiliza, por ejemplo, en la soldadura TIG de acero inoxidable. El nitrógeno y el hidrógeno se aplican como gases de respaldo. Atención:si la proporción de hidrógeno es superior al 10 %, debe quemarse debido a los riesgos de incendio y explosión.

2. Gas de protección

Cuando el aire ingresa al arco mientras está soldando, hace que se formen burbujas de aire dentro del metal fundido, creando una soldadura débil y muy fea. No puede realizar soldaduras MIG o TIG sin un gas de protección a menos que el material de relleno que se utilice sea de núcleo fundente o revestido con fundente. Tiene el mismo propósito que un gas de protección, evitando la entrada de impurezas, pero de una manera diferente.

La mayoría de los gases de protección son inertes, lo que los hace ideales para proteger un proceso de soldadura, ya que se mantienen estables en las condiciones extremas de la soldadura. También nutren la soldadura de diferentes maneras, según el gas que se utilice, incluida una mayor penetración, una mayor fluidez cuando se funde y una superficie más suave en el cordón.

3. Gas de purga

Los gases de purga se usan para cubrir la parte inferior del material que está soldando de la misma manera que lo hace un gas de protección, solo que se hace por separado del proceso natural de la soldadura.

Mientras suelda la parte superior de una junta, la parte inferior de la junta se sella y tiene un flujo de gas que la purga. Se usa con frecuencia con artículos de acero inoxidable y puede ser el mismo tipo de gas o un gas diferente al que se usa en la parte superior de la junta.

4. Calefacción a gas

Ciertas soldaduras, como la soldadura con gas y la soldadura fuerte, requieren gas para calentar el metal o las varillas de aporte para lograr la soldadura. Esto reemplaza la necesidad de un arco.

Los tipos específicos de soldadura requieren que el metal se precaliente antes de soldar, para lo cual se utiliza este gas. El gas es simplemente un combustible mezclado con aire u oxígeno, que se enciende con una llama para calentar o derretir el metal.

5. Gas de protección

La inertización es un proceso en el que los tanques y los espacios confinados se llenan de gas una vez que se completan para evitar que el aire y otros contaminantes dañen o manchen el producto terminado.

A veces se usa para llenar los proyectos completos por completo. Otras veces, el gas se agrega al tanque lleno de aire, creando una mezcla para mantener el tanque puro frente a otros gases o reacciones.

Los diferentes tipos de gas usados ​​para soldar

Los dos primeros gases de protección, argón y helio, son inertes, mientras que los otros cuatro (hidrógeno, oxígeno, dióxido de carbono y nitrógeno) son semiinertes.

Asegúrese de evaluar los objetivos de su proyecto para seleccionar el gas correcto para la soldadura en cuestión. Las cosas a tener en cuenta al seleccionar son el costo, lo que implica la preparación, el material base que soldará, las propiedades de la soldadura terminada y lo que se debe hacer durante la limpieza posterior a la soldadura.

Los cuatro gases de protección más comunes utilizados en la soldadura MIG son argón, helio, dióxido de carbono y oxígeno. Cada uno proporciona ventajas y desventajas únicas en cualquier aplicación determinada.

Argón (Ar)

El argón permite una penetración más estrecha, lo cual es útil para soldaduras a tope y de filete. También cuenta con un arco suave y relativamente fluido. Si va a soldar metales no ferrosos, como titanio, aluminio o magnesio, deberá usar argón puro.

El argón también se mezcla a menudo con hidrógeno, helio u oxígeno. Esto ayuda a intensificar las características del arco y ayuda en la transferencia de metal.

Si la calidad de la soldadura y la estética son importantes, los gases mixtos son buenos para usar. Tienes varias opciones que van desde un 75-95% de argón hasta un 5-25% de CO2. Producen una mejor estabilidad del arco y reducen las salpicaduras en comparación con el 100 % de CO2.

Los gases mixtos también se pueden usar en el proceso de transferencia por rociado que, a su vez, proporciona soldaduras más atractivas a la vista, así como una mayor productividad. Las mezclas de argón/CO2 son buenas para soldar metales de baja aleación, algunos aceros inoxidables y carbono. Sin embargo, tenga en cuenta que los niveles más altos de CO2 pueden provocar un aumento de las salpicaduras.

Helio (He)

Generalmente usado en metales no ferrosos, el helio también puede usarse en acero inoxidable. Funciona bien con metales gruesos debido a su amplia y profunda capacidad de penetración. Por lo general, se usa en proporciones de 25-75 % de helio a 75-25 % de argón.

Al ajustar estas proporciones, puede alterar la penetración y el perfil del cordón. Cuando se usa en aceros inoxidables, el helio generalmente se usa en una combinación de gas tri-mix con CO2 y argón. El helio también se utiliza para evitar la oxidación durante la soldadura de metales como acero inoxidable, aluminio, magnesio y aleaciones de cobre.

El helio crea un arco más caliente, lo que proporciona velocidades de desplazamiento más rápidas y, por lo tanto, una mayor productividad. Dicho esto, el helio es más caro y requiere un caudal más alto que el argón. Es importante tener en cuenta el valor del costo del gas frente a las tasas de productividad al considerar el uso de helio.

Dióxido de Carbono (CO2)

El CO2 es, con mucho, el más común y es uno de los únicos gases que se pueden utilizar en su forma pura sin necesidad de añadir un gas inerte, como el argón o el helio. Debido a esto, el CO2 es la opción más rentable y una buena opción si los costos del proyecto son una prioridad.

El CO2 puro, también conocido como 100% CO2, proporciona una penetración de soldadura profunda, lo que lo hace útil cuando se necesita soldar materiales gruesos. Dicho esto, el CO2 puro se limita solo al proceso de soldadura por cortocircuito y produce un arco menos que estable, así como más salpicaduras que cuando se combina con otros gases (también conocidos como "gases mixtos").

El CO2 puro es bueno para proyectos en los que la estética de la soldadura no es importante o la soldadura no se puede ver, como en la parte inferior de un automóvil. La limpieza posterior a la soldadura también es un poco más complicada.

Oxígeno (O2)

Como gas reactivo, el oxígeno se usa típicamente en pequeñas cantidades cuando se agrega a los gases de protección, generalmente entre 1 y 9 %. Esto mejora la fluidez del baño de soldadura, así como la estabilidad del arco y la penetración en acero inoxidable, carbono suave y metales de baja aleación.

No se recomienda usar oxígeno con aluminio, cobre, magnesio u otros metales exóticos, ya que puede causar oxidación.

Las mezclas de oxígeno/argón se utilizan normalmente en acero inoxidable y metales de carbono simples. Produce un arco estable con salpicaduras limitadas. Sin embargo, los niveles más altos de oxígeno pueden dificultar la soldadura fuera de posición debido al hecho de que aumentará la fluidez del charco.

Nitrógeno (N)

Otro gas de protección económico, el nitrógeno aumenta la penetración de la soldadura y la estabilidad del arco cuando se mezcla con otros gases. Estas mezclas también pueden mejorar las propiedades químicas de las aleaciones que contienen nitrógeno.

El nitrógeno se utiliza como gas de purga para soldar tubos de acero inoxidable. Agregado al argón en pequeñas cantidades, también puede usarse como gas de protección para el acero inoxidable.

Hidrógeno (H)

Cuando se agrega al argón, el hidrógeno proporciona una penetración más profunda y velocidades de soldadura más rápidas. La mezcla de hidrógeno, argón y dióxido de carbono puede mejorar la penetración de la soldadura. Sin embargo, si se usa incorrectamente, el hidrógeno puede causar porosidad.

El hidrógeno sirve como gas protector en aplicaciones de alta temperatura, como el acero inoxidable. A menudo se mezcla con argón para su uso en acero inoxidable austenítico.

Los diferentes tipos de gases mezclados usados ​​en soldadura

Argón y CO2

El gas mixto más común para protección en soldadura es una mezcla de CO2 y argón. Puede funcionar con un 95 % - 80 % de argón y un 5 % - 20 % de CO2. En la mayoría de las aplicaciones, esto creará una soldadura suave y agradable y reducirá al mínimo la cantidad de salpicaduras.

Cuanto más grueso sea el acero que desea soldar, más dióxido de carbono necesitará en la mezcla y cuanto más delgado sea, más argón necesitará.

Los soldadores utilizan estas mezclas de gases en:

• Soldadura por arco metálico con gas (GMAW) en acero al carbono
• Soldadura por arco con núcleo fundente (FCAW) en acero al carbono
• Soldadura por arco con núcleo fundente (FCAW) en acero inoxidable

Argón, CO2 y Oxígeno

Si está buscando un poco más de fluidez en el baño de soldadura, entonces probablemente esté buscando una mezcla de argón, gas CO2 y oxígeno. Obtiene propiedades bastante similares a las de la mezcla de argón y dióxido de carbono cuando se trata de la soldadura terminada.

Sin embargo, además de la fluidez mejorada, también puede mejorar la velocidad de desplazamiento del proceso de soldadura y hacer que el soldador sea mucho más productivo. Lo usamos en los siguientes procesos:

• Soldadura por arco metálico con gas (GMAW) en acero al carbono
• Soldadura por arco metálico con gas (GMAW) en acero inoxidable en algunos casos

Argón, Helio, CO2

Existe una amplia gama de diferentes mezclas disponibles cuando el gas de soldadura elegido es una mezcla de argón, helio y dióxido de carbono. Según el uso que se le dé, la mezcla estará dominada por helio o argón.

Los gases utilizados hacen que esta mezcla sea adecuada para soldar desde acero al carbono hasta acero inoxidable, e incluso puede usarse como gas de soldadura de aluminio. (una buena mezcla para soldar acero inoxidable con máquinas MIG)

El argón/helio/CO2 es mejor para los siguientes procesos:

• Soldadura por arco metálico con gas (GMAW) en acero inoxidable
• Soldadura por arco con núcleo fundente (FCAW) en acero al carbono
• Soldadura por arco con núcleo fundente (FCAW) en acero inoxidable

Helio y Argón

Si está buscando gas para soldar aluminio, probablemente opte por una mezcla de helio y argón. Además del Aluminio, también es adecuado para soldar aleaciones.

¿Por qué? Bueno, porque la mezcla proporciona un nivel de penetración más profundo y también ofrece un acabado amplio en la propia soldadura.

Usamos esta mezcla más comúnmente en:

• Soldadura por arco metálico con gas (GMAW) en aluminio
• Soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW) en acero inoxidable o aluminio

Argón y Oxígeno (o2)

Esta mezcla de gases no es adecuada para el acero inoxidable y, si está soldando acero con él, normalmente será acero de calibre ligero. Su propósito es ayudar con la fusión material del acero.

Normalmente no encontrará mucho oxígeno en esta mezcla de gas argón porque, de lo contrario, se quemaría demasiado y la soldadura con gas argón es para cosas más finas y materiales más delgados.

Use mezclas de argón/O2 para los siguientes procesos de soldadura y metales:

• Soldadura por arco metálico con gas (GMAW) en aceros inoxidables
• Soldadura por arco metálico con gas (GMAW) en acero al carbono

Argón e Hidrógeno

Si está soldando TIG con gas, una mezcla de hidrógeno y argón es ideal cuando necesita una soldadura limpia. El hidrógeno evita que el oxígeno del aire entre en la soldadura y provoque oxidación.

El producto de desecho de esta reacción es agua que se evapora rápidamente bajo el calor de la soldadura. Ayuda a mantener un arco angosto y preciso mientras aumenta la transmisión de calor.

• Soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW) en acero austenítico

Nitrógeno e Hidrógeno

Esta mezcla tiene un uso bastante especializado y es un gas de protección para la preparación de aceros inoxidables austeníticos (es decir, altos en cromo y níquel con bajo contenido de carbono).

Permite un mayor nivel de penetración al tiempo que acelera el proceso de soldadura. También ayuda a mejorar las propiedades mecánicas del producto final de acero inoxidable.

Gases en la soldadura con oxicombustible

Los tres gases debajo del acetileno, propano y propileno se utilizan en la soldadura con oxígeno y combustible y son extremadamente inflamables.

1. Acetileno

El acetileno es muy inflamable y es altamente combustible en el aire. Es muy fácil de hacer y bastante económico de usar.

Se combina con oxígeno y se usa como fuente de combustible en ciertos tipos de soldadura. Produce una llama muy caliente que es capaz de cortar o soldar la mayoría de los metales.

2. Propano

El propano también es muy inflamable y es altamente combustible en el aire. Es más conocido como GLP (Gas Licuado de Petróleo) y se utiliza como fuente de combustible en muchos contextos.

Quemará la piel si entra en contacto con ella. Sorprendentemente, sin embargo, no se puede usar en la soldadura con gas porque, a diferencia del acetileno, cuando lo quema en oxígeno no crea una zona reductora (que limpiaría la superficie del acero mientras suelda).

Se utiliza principalmente para soldar después de terminar la soldadura.

3. Propileno

El propileno no es en realidad un gas puro, es una mezcla con oxígeno. Se quemará a un calor mucho más alto que el propano y el oxígeno y es completamente adecuado para soldadura por fusión no estructural, soldadura fuerte, calentamiento y más.

Sin embargo, por lo general se suministra en recipientes desechables pequeños que no son lo suficientemente grandes para permitir el calentamiento durante la soldadura de artículos grandes.

4. Aire Comprimido

Como era de esperar, el aire comprimido es el más barato de los gases que se utilizan en la soldadura porque es aire. (Aunque muchas veces se purifica un poco). Cuando mezcla aire comprimido con otro combustible, puede producir una llama fuerte a una temperatura más baja que una llama alimentada con oxígeno. Para los soldadores, esto significa que pueden obtener un mayor control sobre el grosor del recubrimiento de carbono que aplican a la soldadura.

Seguridad en la soldadura con gas

Almacenamiento y manipulación

• Mantenga los cilindros alejados de daños físicos, calor y manipulación.
• Encadene el equipo de forma segura para evitar caídas.
• Almacene lejos de materiales inflamables y combustibles.
• Guarde los cilindros de gas y oxígeno adicionales por separado.
• Almacenar en posición vertical.
• Cierre las válvulas del cilindro antes de moverlo.
• Las tapas protectoras o los reguladores deben mantenerse en su lugar.
• Haga rodar los cilindros en los bordes inferiores para moverlos; no los arrastre.
• Permita muy poco movimiento durante el transporte.

Consejos generales de seguridad para soldadura con gas

• Inspeccione el equipo en busca de fugas en todas las conexiones utilizando una solución de prueba de fugas aprobada.
• Inspeccione las mangueras en busca de fugas y lugares desgastados.
• Reemplace las mangueras defectuosas.
• Proteja las mangueras y los cilindros de chispas, llamas y metales calientes.
• Use un encendedor de pedernal para encender la llama.
• Párese a un lado (lejos de los reguladores) cuando abra las válvulas de los cilindros.
• Abra las válvulas de los cilindros muy lentamente para evitar que las altas presiones repentinas exploten los reguladores.
• Solo abra la válvula del cilindro de acetileno ¼-¾ de vuelta; deje la llave en su lugar para que el cilindro se pueda cerrar rápidamente en caso de emergencia.
• Abra y encienda acetileno primero, luego abra y ajuste el oxígeno a una llama neutra.
• Siga las recomendaciones del fabricante para apagar la antorcha. Si las pautas no están disponibles, la práctica comúnmente aceptada es cerrar primero la válvula de oxígeno.
• Cuando haya terminado, cierre las válvulas de los cilindros, purgue las líneas para eliminar la presión de los reguladores, enrolle cuidadosamente las mangueras y reemplace el equipo.
• Tenga un extintor de incendios fácilmente accesible en el sitio de soldadura.