La soldadura de chapas de acero galvanizado presenta retos únicos, como el agrietamiento, la porosidad y la evaporación del zinc. Estos problemas surgen debido a la interacción del revestimiento de zinc con el proceso de soldadura, lo que provoca posibles defectos. Este artículo explora estrategias eficaces para superar estas dificultades, como la preparación adecuada de la soldadura, la selección del material y las técnicas de soldadura. Comprendiendo y abordando estos factores, los soldadores pueden conseguir resultados de alta calidad al trabajar con acero galvanizado. Siga leyendo para conocer los pasos esenciales para soldar con éxito chapas de acero galvanizado y garantizar soldaduras robustas y duraderas.
La soldadura de acero galvanizado presenta retos únicos debido a su revestimiento protector de zinc. Las principales dificultades encontradas durante el proceso de soldadura por arco incluyen:
Mayor susceptibilidad a los defectos de soldadura:
Volatilización del recubrimiento de zinc:
Degradación del revestimiento y contaminación:
Entre estos retos, el agrietamiento de la soldadura, la porosidad y la formación de escoria son de vital importancia, ya que afectan directamente a la integridad estructural y al rendimiento de la unión soldada. Para mitigar estos problemas, los soldadores deben emplear técnicas especializadas, como el uso de metales de aportación de bronce de silicio, el aumento de la ventilación y la optimización de los parámetros de soldadura (por ejemplo, menor aporte de calor, velocidades de desplazamiento más rápidas) para lograr soldaduras de alta calidad, preservando al mismo tiempo las propiedades de protección contra la corrosión del revestimiento galvanizado.
Durante el proceso de soldaduraEl zinc fundido puede acumularse en la superficie del baño de fusión o en la base de la soldadura. El punto de fusión más bajo del zinc en comparación con el del hierro hace que el hierro del baño de fusión se solidifique primero, permitiendo que el zinc líquido penetre en él a lo largo de los límites de grano del acero, lo que provoca una disminución de la resistencia de la unión intercristalina.
Además, la formación de compuestos metálicos frágiles, como Fe3Zn10 y FeZn10, entre el zinc y el hierro reduce aún más la plasticidad del metal de soldadura. Esto hace que sea propenso a agrietarse a lo largo de los límites cristalinos debido a la tensión residual de la soldadura.
1) Factores que afectan a la sensibilidad de las grietas
① Espesor del revestimiento de zinc: El espesor del recubrimiento de zinc sobre el acero galvanizado afecta a su sensibilidad a las grietas. Un recubrimiento de zinc fino provoca una menor sensibilidad a las grietas, mientras que un recubrimiento más grueso sobre acero galvanizado en caliente provoca una mayor sensibilidad a las grietas.
② Grosor de la pieza de trabajo: El espesor de la pieza de trabajo también influye en la sensibilidad a las grietas, ya que las piezas de trabajo más gruesas tienen una mayor tensión de restricción de soldadura y una mayor sensibilidad a las grietas.
③ Holgura de la ranura: Una mayor holgura de la ranura aumenta la sensibilidad a las grietas.
④ Método de soldadura: Diferentes métodos de soldadura también puede influir en la sensibilidad a las grietas. La soldadura por arco manual tiene como resultado una menor sensibilidad a las grietas, mientras que el uso de gas CO2 para soldar puede causar una mayor sensibilidad a las grietas.
2) Métodos para prevenir las grietas
① Preparación para la soldadura: Antes de soldar, es necesario crear una ranura en forma de V, Y o X en el lugar de soldadura en el chapa galvanizada. El revestimiento de zinc puede eliminarse cerca de la ranura mediante oxiacetileno o chorro de arena. Es importante no tener una holgura demasiado grande, con una recomendación general de 1,5 mm.
② Selección de Materiales de soldadura: Para reducir la probabilidad de agrietamiento, es importante elegir materiales de soldadura con un bajo contenido de silicio. Para la soldadura con gas protector, debe utilizarse un hilo de soldadura con bajo contenido en silicio. La soldadura manual puede realizarse utilizando un titanio o un electrodo de calcio y titanio.
La capa de zinc próxima a la ranura puede sufrir oxidación (ZnO) y vaporización debido al calor generado durante la soldadura por arco, lo que provoca la emisión de humo blanco y vapor. Esto puede provocar fácilmente porosidad en la soldadura. Cuanto mayor sea la corriente de soldadura, más grave será la evaporación del zinc y mayor la probabilidad de porosidad.
La soldadura con electrodos de tipo titanio y titanio cálcico tiende a producir menos porosidad en el rango de corrientes medias. Por otro lado, tanto las corrientes bajas como las altas durante la soldadura con electrodos de tipo celulósico y de bajo hidrógeno pueden provocar porosidad.
Es importante controlar el ángulo del electrodo para que esté dentro del rango de 30-70° para reducir el riesgo de porosidad.
La capa de zinc cercana al baño de fusión durante la soldadura se oxida en ZnO y se vaporiza debido al calor del arco, creando una cantidad importante de polvo. El principal componente de este polvo es el ZnO, que puede tener efectos nocivos en el sistema respiratorio de los trabajadores.
Es importante garantizar una buena ventilación durante la soldadura para reducir el riesgo para los trabajadores.
Bajo las mismas especificaciones de soldadura, la soldadura con un electrodo de óxido de titanio genera menos polvo en comparación con el uso de un electrodo de soldadura de bajo hidrógeno, que tiende a producir una mayor cantidad de polvo.
Cuando se utiliza una corriente de soldadura baja, el ZnO formado durante el proceso de calentamiento puede quedar atrapado y convertirse en escoria de ZnO. El ZnO es estable y tiene un alto punto de fusión de 1800°C. La presencia de grandes bloques de escoria de ZnO puede tener un impacto negativo significativo en la plasticidad de la soldadura.
Sin embargo, cuando se utiliza un electrodo del tipo de óxido de titanio, la distribución de ZnO es pequeña y uniforme, lo que tiene poco efecto sobre la plasticidad y la resistencia a la tracción de la soldadura. Por otro lado, cuando se utiliza un electrodo de celulosa o de hidrógeno, el ZnO en el cordón de soldadura es mayor y más abundante, lo que provoca un mal rendimiento de la soldadura.
El acero galvanizado puede soldarse mediante diversas técnicas, como la soldadura manual por arco eléctrico o la soldadura con electrodo de fusión protegido por gas, soldadura por arco de argóny soldadura por resistencia.
1) Preparación de la soldadura
Para reducir la cantidad de polvo de soldadura y evitar la formación de grietas de soldadura y porosidad, es necesario preparar la pendiente adecuada antes de soldar y eliminar la capa de zinc cerca de la ranura. Esta eliminación puede lograrse mediante llama o chorro de arena.
Es importante controlar la holgura de la ranura para que esté dentro del rango de 1,5 a 2 mm, y para piezas más gruesas, la holgura se puede aumentar a 2,5 a 3 mm.
2) Selección del electrodo
El principio de selección de un varilla para soldar es garantizar que las propiedades mecánicas del metal de soldadura sean lo más similares posibles a las del material base. Además, es importante controlar la cantidad de silicio en el electrodo de soldadura para que sea inferior a 0,2%.
Lectura relacionada: ¿Cómo elegir la varilla de soldadura adecuada?
Las uniones producidas con electrodos de soldadura de tipo ilmenita, de tipo óxido de titanio, celulosa, titanio-calcio y de bajo contenido en hidrógeno pueden presentar una resistencia satisfactoria. Sin embargo, los electrodos de bajo hidrógeno y celulosa tienden a producir escoria y porosidad en las soldaduras, por lo que no se utilizan habitualmente.
Para chapas de acero galvanizado de acero dulce, se prefieren las varillas de soldadura J421/J422 o J423. Para chapas de acero galvanizado con una resistencia superior a 500MPa, deben utilizarse varillas de soldadura E5001 o E5003. Para chapas de acero galvanizado con una resistencia superior a 600MPa, las varillas de soldadura recomendadas son E6013, E5503 o E5513.
Al soldar, se recomienda utilizar un arco corto y evitar la oscilación del arco para minimizar la expansión de la zona de fusión de la capa galvanizada, garantizar la resistencia a la corrosión de la pieza y reducir la cantidad de hollín generado.
Soldadura con gas de protección, como CO2 soldadura con gas de protección o una mezcla de Ar+CO2 o Ar+O2, se recomienda para soldar acero galvanizado. El tipo de gas protector utilizado puede tener un impacto significativo en el contenido de Zn en la soldadura. El uso de CO2 puro o CO2+O2 produce un mayor contenido de Zn en el cordón de soldadura, mientras que el uso de Ar+CO2 o Ar+O2 produce un menor contenido de Zn. La corriente de soldadura tiene un efecto mínimo sobre el contenido de Zn en la soldadura, con una ligera disminución a medida que aumenta la corriente.
La soldadura con gas protector produce más polvo de soldadura que la soldadura por arco manual, por lo que es importante prestar especial atención a los gases de escape. El tamaño y la composición del hollín están influidos principalmente por la corriente y el gas protector, ya que una mayor corriente o una mayor cantidad de CO2 u O2 en el gas producen más hollín. El contenido de ZnO en el hollín también aumenta, con un contenido máximo de alrededor de 70%.
La profundidad de fusión del acero galvanizado es mayor que la del acero no galvanizado con las mismas especificaciones de soldadura. Las juntas en T, las solapas y las soldaduras descendentes son más propensas a la porosidad, y la velocidad de soldadura tiene un impacto significativo, especialmente en el caso del acero galvanizado. acero aleado. En la soldadura multilínea, la soldadura líneas de soldadura son más sensibles a la porosidad que las líneas anteriores.
La composición del gas protector tiene poco efecto sobre las propiedades mecánicas de las uniones, por lo que se suele utilizar CO2 puro para soldar. Los parámetros de soldadura para juntas a tope en forma de I, juntas solapadas y juntas en T de chapas de acero galvanizado mediante soldadura con CO2 se enumeran en las tablas 1-3.
Tabla 1 Parámetros de especificación para la soldadura con CO2 de galvanizado en forma de I chapa de acero junta plana
| Espesor/mm | Gap/mm | Posición de soldadura | Velocidad de alimentación del hilo/mm*s-1 | Tensión de arco/V | Corriente de soldadura/A | Velocidad de soldadura/mm*s-1 | Nota |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.6 | 0 | Soldadura plana | 59.2～80.4 | 17～20 | 70～90 | 5.1～7.2 | Alambre de soldadura ER705-3 Dia. 0,9 mm Extensión seca 6,4 mm |
| Soldadura vertical descendente | 82.5 | 17 | 90 | 5.9 | |||
| Soldadura horizontal | 50.8 | 18 | 100 | 8.5 | |||
| Soldadura aérea | 50.8～55 | 18～19 | 100～110 | - | |||
| 3.2 | 0.8～1.5 | Soldadura plana | 71.9 | 20 | 135 | 5.5 | |
| Soldadura vertical | 71.9 | 20 | 135 | 7.6 | |||
| Soldadura horizontal | 71.9 | 20 | 135 | 6.8 | |||
| Soldadura aérea | 71.9 | 20 | 135 | 5.5 |
Tabla 2 Parámetros de especificación para la soldadura con CO2 de solapes de chapas de acero galvanizado
| Espesor/mm | Posición de soldadura | Velocidad de alimentación del hilo/mm*s-1 | Tensión de arco/V | Corriente de soldadura/A | Velocidad de soldadura/mm*s-1 | Nota |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.6 | Soldadura plana | 50.8 | 19 | 110 | 5.1～6.8 | Alambre de soldaduraER705-3 Dia. 0,9 mm Extensión en seco6,4 mm |
| Soldadura horizontal | 50.8 | 19～20 | 100～110 | 5.5～6.8 | ||
| Soldadura aérea | 50.8 | 19～20 | 100～110 | 4.2～5.1 | ||
| Soldadura vertical | 50.8 | 18 | 100 | 5.5～6.8 | ||
| 3.2 | Soldadura plana | 67.2 | 19 | 135 | 3.8～4.2 | |
| Soldadura horizontal | 67.2 | 19 | 135 | 3.8～4.2 | ||
| Soldadura vertical descendente | 67.7 | 19 | 135 | 5.1 | ||
| Soldadura aérea | 59.2 | 19 | 135 | 3.4～3.8 |
Tabla 3 Parámetros de especificación para la soldadura con CO2 de la unión a tope de chapa de acero galvanizado en forma de T (unión en ángulo)
| Espesor/mm | Posición de soldadura | Velocidad de alimentación del hilo/mm*s-1 | Tensión de arco/V | Corriente de soldadura/A | Velocidad de soldadura/mm*s-1 | Nota |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.6 | Soldadura plana | 50.8～55 | 18 | 100～110 | - | Alambre de soldaduraER705-3 Dia. 0,9 mm Extensión en seco6,4 mm |
| Soldadura vertical | 55～65.6 | 19 | 110～120 | - | ||
| Soldadura aérea | 55 | 19～20 | 110 | 5.9 | ||
| Soldadura horizontal | 59.2 | 20 | 120 | 5.1 | ||
| 3.2 | Soldadura plana | 71.9 | 20 | 135 | 4.7 | |
| Soldadura vertical | 71.9 | 20 | 135 | 5.9 | ||
| Soldadura horizontal | 71.9 | 20 | 135 | 4.2 | ||
| Soldadura aérea | 71.9 | 20 | 135 | 5.1 |
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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