Automatización de soldadura de níquel mediante robots

Aleaciones de níquel y cobalto:

Las aleaciones a base de níquel y cobalto son dos materiales de soldadura resistentes al calor que a menudo se agrupan porque se utilizan para propósitos similares. Desde la resistencia al calor hasta la resistencia a la corrosión, las aleaciones a base de níquel y cobalto, también conocidas como superaleaciones, son las más importantes de la clase de resistencia al calor.

Las aleaciones resistentes al calor son metales desarrollados para soportar las severas condiciones que prevalecen en el servicio a temperaturas elevadas donde fallarían otros materiales más comunes.

¿Qué características se requieren incluso cuando no se sueldan materiales resistentes al calor?

• Resistencia a la oxidación y descamación, adecuadas propiedades mecánicas y resistencia a alta temperatura, tanto por tiempo corto (resistencia a la tracción en caliente) como prolongado (resistencia a la fluencia).
• Estabilidad con el tiempo. Las severas condiciones de servicio que afectan a estos materiales pueden inducir cambios en la estructura y las propiedades, con mayor formación de grietas.
• La ductilidad y la resistencia al ataque intergranular a alta temperatura (IGA) también son importantes. La soldadura de aleaciones resistentes al calor no debería degradar estas propiedades.

Aleaciones a base de hierro

Las aplicaciones resistentes al calor no se consideran aceros porque su comportamiento es similar al de otros tipos de materiales. Su composición es compleja e incluye importantes porcentajes de níquel y cromo, a los que se añaden otros elementos que les confieren propiedades especiales.

Aleaciones base níquel o cobalto

Otros materiales resistentes al calor incluyen aleaciones cuyo metal base es el níquel o el cobalto, mientras que su composición se modifica por la adición de otros elementos diferentes para fines especiales.

La aleación de metales base como se indicó anteriormente con varios elementos produce diferentes clases de materiales. Los que derivan sus propiedades exclusivamente de su composición y no son susceptibles de mejora por tratamiento térmico se denominan endurecidos por solución sólida. La soldadura de materiales resistentes al calor de este tipo se realiza fácilmente. La base de hierro típica de este tipo se llama N-155 (o Multimet). Las bases típicas de níquel son Inconel 600 y Hastelloy X. Las bases típicas de cobalto son L-605 (o HS-25) y S-816.

Otras clases, denominadas endurecibles por disolución y procesos de precipitación (o envejecimiento), responden al tratamiento térmico debido a sutiles reacciones que modifican su microestructura, teniendo lugar durante el calentamiento y el enfriamiento. Las bases típicas de hierro de este tipo son A-286 e Incoloy 901. La base típica de níquel es Waspaloy.

Una clase diferente de materiales, con un gran conjunto de propiedades en común con las discutidas anteriormente, se denominan aleaciones resistentes a la corrosión, diseñadas para resistir el ataque de productos químicos agresivos, con o sin la influencia del calor superpuesto.

Cuando se consideran metales base, el níquel y el cobalto tienen un conjunto de propiedades interesantes que los hacen útiles para aplicaciones de temperatura elevada debido a su resistencia al calor, especialmente para turbinas de gas, accesorios de hornos, sistemas de procesamiento de productos químicos calientes y también para aplicaciones resistentes a la corrosión. /P>

Soldadura de aleaciones resistentes al calor

Como regla general, la soldadura de materiales resistentes al calor debe realizarse en su condición más dúctil, a menudo designada como condición recocida o tratada con solución.
El níquel es un elemento metálico dúctil que se usa para aleaciones de aceros y aceros inoxidables, y como tal modifica las propiedades de las aleaciones involucradas. Como metal base se utiliza por su notable resistencia al calor y la corrosión. En particular, puede desarrollar una elevada resistencia a la tensión bajo el calor, tanto en forma fundida como forjada, cuando se alea y se trata según sea necesario.

Los materiales con base de níquel se seleccionan por su resistencia a la corrosión y sus propiedades a temperaturas elevadas, con tratamientos térmicos adecuados. Aunque están cubiertos por especificaciones, se conocen principalmente por nombres comerciales. Las aleaciones endurecidas por solución sólida se sueldan fácilmente en estado recocido. Las aleaciones endurecibles por precipitación en forma forjada se sueldan en condiciones de tratamiento de solución, seguidas de un tratamiento térmico según sea necesario. De los nombres de aleaciones forjadas soldables podemos enumerar algunos a continuación:Hastelloy B, C, C276, N, X, Inconel 600, 601, 625, Rene 41.

El cobalto también es un metal dúctil. Se utiliza como elemento principal de aleación para una amplia selección de materiales para fines especiales. Como metal base, aleado con otros elementos, su principal propiedad es la capacidad de resistir la oxidación y la descamación a temperatura elevada, aunque solo desarrolla una resistencia limitada a temperatura alta.

Los materiales de base de cobalto tienen composiciones algo diferentes dependiendo de si están fundidos o forjados. Algunas de las aleaciones fundidas se conocen con los siguientes nombres:HS 21, X 40 (Stellite 31), G 34, Mar M 509 y FSX 414.

Las aleaciones forjadas comunes incluyen:S 816, L605 (HS 25), HS 188, Mar M 918 y G 32 B. Todas tienen alrededor de un 20 % de cromo y algunos elementos formadores de carburo como niobio, tantalio, circonio y vanadio. El contenido de carbono es de 0,25 a 1,0 % para aleaciones de fundición y de 0,05 a 0,4 % para aleaciones forjadas.

Soldadura

Todos los principales procesos de soldadura son aplicables, excluyendo posiblemente el método de oxiacetileno que no se recomienda porque el uso de fundentes presenta complicaciones que no están presentes con otras técnicas.

Soldadura por fricción Se puede utilizar para soldar materiales resistentes al calor. Para aquellos que obtienen sus propiedades a través del endurecimiento por disolución y precipitación, se debe tener en cuenta la influencia del calor de la soldadura en las propiedades en las inmediaciones de la junta. Si el resultado de la fuerza reducida no es objetable, no hay otras consideraciones limitantes.

Soldadura por resistencia , Tanto el punto como la costura se utilizan ampliamente para soldar aleaciones resistentes al calor. En particular, muchos elementos de láminas de metal resistentes al calor, como revestimientos de combustión, soportes de llama y muchos otros elementos de motores de turbina de gas modernos y de otras piezas de máquinas de trabajo en caliente, se sueldan por puntos y por costura como procedimientos de producción o reparación de forma muy similar a como se hace con los más actuales. aceros inoxidables.

Cabe señalar que, en muchos casos, las aleaciones termorresistentes de soldadura por arco pueden producir fisuración, especialmente en aquellas endurecidas por tratamientos térmicos de disolución y precipitación, durante la soldadura o durante el tratamiento térmico:es por eso que se debe prestar mucha atención para evitar la fisuración desarrollando procedimientos adecuados. Se pueden usar todos los procesos de soldadura por arco, pero algunos son más adecuados que otros según el grosor de los materiales.

Soldadura por arco de tungsteno con gas Las aleaciones resistentes al calor son mejores para secciones delgadas. Es una buena práctica tener accesorios que sujeten los elementos equipados con una barra de cobre de respaldo con pequeños orificios que colindan con una ranura a través de la cual se proporciona una fina corriente de argón.

Las composiciones de metal de aporte para soldar aleaciones resistentes al calor deben ser compatibles con las del metal base y de tal ductilidad como para proporcionar la máxima libertad de agrietamiento cuando se considera la relación de dilución del metal de aporte con respecto al metal base.

Antes de soldar aleaciones termorresistentes endurecibles por precipitación, deben liberarse de todas las tensiones de formación o flexión mediante un proceso adecuado de tratamiento térmico de recocido, posiblemente en un horno de vacío o de atmósfera controlada para evitar la oxidación. En caso necesario, el tratamiento de resolución y precipitación (envejecimiento) debe seguir inmediatamente a la soldadura. La soldadura por arco de metal blindado se usa a veces para aleaciones resistentes al calor reforzadas con solución sólida, pero no se usa para aleaciones endurecidas por solución y precipitación.

Control de Defectos

De los defectos que pueden aparecer en este tipo de soldadura de aleaciones resistentes al calor, la porosidad se controla mediante una limpieza adecuada antes de soldar y eliminando la contaminación de la superficie. Es fundamental limpiar la pieza de trabajo y el metal de aporte antes de soldar aleaciones resistentes al calor. Nunca se admiten grietas de ningún tipo, en la soldadura o en el metal base. El diseño de juntas debe evitar la concentración de tensiones y las tensiones multiaxiales. El alto aporte de calor que produce grandes tensiones de contracción residuales también puede ser una causa de grietas.

La soldadura de alta energía de aleaciones resistentes al calor presenta varios niveles de soldabilidad dependiendo de la medida de restricción que experimentan las piezas durante la soldadura. Incluso las aleaciones de fundición de níquel, que normalmente exhiben una soldabilidad muy baja, pueden soldarse con haz de electrones para aplicaciones no exigentes.

Si está interesado en automatizar una aplicación de soldadura de níquel o cobalto, comuníquese con nuestro personal al 877-762-6881 o complete un formulario de contacto y nuestros ingenieros pueden encontrar las mejores opciones para los requisitos de su proceso.