Dióxido de carbono (CO2), una técnica de soldadura por arco semiautomática que utiliza CO2 como gas de protección y el alambre como electrodo y material de aportación, presenta claras ventajas sobre la soldadura por arco manual, como una mayor eficacia de producción, una menor deformación de la soldadura y una calidad superior.
Es el método preferido por los soldadores. Sin embargo, una selección inadecuada de la corriente y la tensión puede provocar defectos de soldadura, en particular poros en el cordón de soldadura.
Por lo tanto, en las operaciones diarias, es crucial aplicar correctamente el CO2 soldadura con gas de protección para mejorar calidad de soldadura y volver a soldar rápidamente tras identificar y eliminar los cordones de soldadura deficientes con defectos de gas.
Las características de la distribución de los poros suelen estar estrechamente relacionadas con sus causas y condiciones. Dependiendo de su ubicación, algunos pueden estar en la superficie, dentro del costura de soldadurao en su raíz. Algunos incluso penetran en todo el cordón de soldadura.
A partir del estado de distribución, puede haber poros individuales, grupos de poros múltiples o poros que se extienden en forma de cadena a lo largo del cordón de soldadura.
Aunque diferentes gases forman poros que no sólo tienen apariencias y distribuciones únicas, sino que también varían en sus factores metalúrgicos y de proceso, cualquier burbuja de gas formada en el baño fundido sigue la regla general de transformación de fase de líquido a gas, que implica etapas de nucleación y crecimiento.
El baño de fusión absorbe una gran cantidad de gas y alcanza un estado de saturación - en determinadas condiciones, el gas se agrega y forma un núcleo - el núcleo de la burbuja crece hasta convertirse en una burbuja de cierto tamaño - las burbujas suben, se obstruyen y permanecen en el cordón de soldadura solidificado, formando un poro.
Por lo tanto, la formación de poros es el resultado de varias etapas: absorción de gas por el metal fundido, nucleación de burbujas, crecimiento y emergencia. Cada etapa tiene sus propios factores de influencia.
La presencia de gases sobresaturados (o gases que no pueden disolverse) en el metal líquido es la base material para la nucleación y el crecimiento del gas. Durante la soldadura, el baño de fusión reúne las condiciones adecuadas para formar burbujas de gas.
Además, cuanto mayor sea el grado de saturación del baño de fusión, menor será la energía necesaria para que el gas precipite desde el estado disuelto.
Se requieren dos condiciones para el crecimiento del gas: en primer lugar, la presión interna del gas debe ser suficiente para superar la presión externa a la que está sometido.
En segundo lugar, el crecimiento debe ser lo suficientemente rápido como para garantizar que alcanza un determinado tamaño macro antes de que el baño fundido se solidifique.
El ascenso del gas consta de dos procesos. En primer lugar, la burbuja debe desprenderse de la superficie sobre la que se forma, y la dificultad para ello depende de la situación de contacto entre la burbuja y la superficie.
La velocidad de ascenso de la burbuja está relacionada con los siguientes factores: radio del poro, densidad del metal líquido y viscosidad del metal líquido.
Durante las emisiones de CO2 debido a la ausencia de escoria que cubra la superficie del baño de fusión y al efecto refrigerante del CO2 corriente de gas, el baño fundido se solidifica con relativa rapidez. Si la material de soldadura o el proceso de soldadura no se manipula correctamente, pueden producirse poros de CO, poros de nitrógeno y poros de hidrógeno.
El CO es principalmente el producto de la reacción entre el FeO, el O2 u otros óxidos, y el carbono (C).
Por ejemplo, C+O=CO, FeO+C=CO+Fe, MnO+C=CO+Mn, SiO2+2C=2CO+SiO. Durante la transformación del CO2 proceso de soldaduraCuando faltan elementos desoxidantes en el alambre metálico de soldadura, se disolverá más gas en el metal del baño de fusión, y el C del baño de fusión reaccionará con el FeO para formar gas CO.
Cuando el metal del baño de fusión se solidifica demasiado rápido, el gas CO generado no tiene tiempo suficiente para escapar, formándose así poros de CO. Estos poros suelen aparecer en la raíz de la soldadura o cerca de la superficie y suelen tener forma de aguja.
Para evitar la formación de poros de CO, es necesario utilizar un hilo de soldadura que contenga suficiente desoxidante y tenga un bajo contenido en carbono para inhibir la reacción de oxidación entre el C y el FeO. Si el contenido de carbono en el material parental es alto, parámetros de soldadura con una energía de línea mayor debe seleccionarse tecnológicamente para aumentar el tiempo de permanencia del baño de fusión y facilitar el escape del gas CO.
Si el alambre de soldadura contiene suficientes elementos desoxidantes como Si y Mn, y el contenido de carbono en el alambre es limitado, se puede suprimir la mencionada reacción de reducción, evitando eficazmente la formación de poros de CO. Por lo tanto, siempre y cuando el alambre de soldadura se seleccione adecuadamente, la probabilidad de formación de poros de CO en la soldadura de CO2 soldadura por arco es muy pequeño.
La causa principal de los poros de hidrógeno es que una gran cantidad de hidrógeno se disuelve en el baño de fusión a altas temperaturas, y no puede expulsarse completamente durante el proceso de cristalización, permaneciendo en el metal de soldadura y formando poros.
La fuente de hidrógeno es la contaminación por aceite y el óxido de las superficies de la pieza y del hilo de soldadura, así como la humedad del CO2 gas. La contaminación por aceite son hidrocarburos, y el óxido es óxido férrico que contiene agua cristalina. Ambos pueden descomponer el hidrógeno bajo las altas temperaturas del arco eléctrico.
El hidrógeno del arco puede ionizarse aún más y, a continuación, disolverse fácilmente en el baño de fusión en estado ionizado. Durante la cristalización del baño de fusión, debido al fuerte descenso de la solubilidad del hidrógeno, el hidrógeno precipitado, si no se expulsa del baño de fusión, forma poros esféricos en el metal de soldadura.
Para evitar poros de H2, debe eliminarse la fuente de hidrógeno. Antes de soldar, elimine el óxido, la contaminación por aceite y otras impurezas de la pieza y del alambre de soldadura. Y lo que es más importante, preste atención al contenido de humedad en el CO2 gas, ya que suele ser la causa principal de los poros de hidrógeno.
CO2 tiene propiedades oxidantes que pueden suprimir la formación de poros de hidrógeno. Mientras el CO2 se seca antes de soldar para eliminar la humedad y se limpian las impurezas de la superficie del hilo de soldadura y de la pieza, la posibilidad de que se formen poros de hidrógeno es muy pequeña. Por lo tanto, el CO2 La soldadura por arco es un método reconocido de bajo contenido en hidrógeno. método de soldadura.
A temperaturas de arco elevadas, el metal de la piscina fundida tiene una alta solubilidad para el nitrógeno. Sin embargo, cuando la temperatura del baño de fusión desciende, la solubilidad del nitrógeno en el metal líquido disminuye rápidamente, precipitando una gran cantidad de nitrógeno. Si no puede escapar del baño de fusión, se forman poros de nitrógeno.
Los poros de nitrógeno suelen aparecer cerca de la superficie de la soldadura y se distribuyen en forma de panal. En casos graves, los poros pequeños pueden estar ampliamente distribuidos por todo el metal de soldadura. Estos poros diminutos pueden encontrarse a menudo en inspecciones metalográficas, o pueden agrandarse hasta convertirse en defectos de permeabilidad en pruebas hidráulicas y revelarse.
La razón principal de la formación de poros de nitrógeno es la destrucción de la capa de gas protectora, que permite que una gran cantidad de aire invada la zona de soldadura.
Los factores que causan la destrucción de la capa de gas protectora incluyen:
Para evitar los poros de nitrógeno, hay que mejorar el efecto de protección contra los gases. Se debe elegir un filtro de CO2 gas con una pureza cualificada, utilice parámetros de flujo de gas adecuados durante la soldadura; compruebe si hay una fuga de gas o una obstrucción desde el cilindro de gas hasta la antorcha de soldadura; y aumente las medidas de protección contra el viento para la soldadura en exteriores.
Además, en la construcción sobre el terreno, es mejor elegir un alambre de soldadura que contenga elementos fijadores de nitrógeno (como Ti, Al).
En CO2 soldadura con gas de protección, se producen intensas reacciones químicas de oxidación-reducción que provocan importantes salpicaduras y pérdidas de calor. Si algún paso no está bien controlado, es fácil que se formen poros de gas. Las principales razones de la formación de poros de gas son las siguientes:
Los poros de gas como tipo de defecto en el cordón de soldadura plantean principalmente los siguientes peligros: pueden provocar la formación de grietas frías, grietas por fatiga, grietas retardadas y otros defectos secundarios en las zonas porosas. Estos defectos pueden debilitar el límite elástico y resistencia a la tracción del cordón de soldadura.
En respuesta a la situación anterior, los operarios deben elegir los parámetros correctos del proceso de soldadura durante la soldadura correctiva. Además, deben mantener una cierta longitud de extensión en seco de la boquilla y prestar atención al ángulo del soplete de soldadura. Los detalles son los siguientes:
7.7.1 Corriente de soldadura y tensión de arco
La tensión del arco es un parámetro crítico en la soldadura; su magnitud determina la longitud del arco y la forma de transición de la gota, y tiene un impacto significativo en las salpicaduras.
Bajo un determinado diámetro de hilo de soldadura y corriente de soldadura, si la tensión del arco es demasiado alta, la velocidad de fusión del hilo de soldadura aumenta, el arco se alarga y la gota no puede hacer la transición normalmente, lo que provoca que salgan despedidas partículas grandes y aumenten las salpicaduras.
Si la tensión del arco es demasiado baja, es difícil encender el arco, la velocidad de fusión del hilo de soldadura disminuye, el arco se acorta y el hilo de soldadura se hunde en el baño de fusión, lo que también provoca grandes salpicaduras y una mala formación del cordón de soldadura.
Cuando la corriente de soldadura y la tensión del arco se ajustan de forma óptima, la frecuencia de transición de las gotas es alta, las salpicaduras se reducen al mínimo y la formación del cordón de soldadura es hermosa.
La tabla 1 muestra los parámetros típicos del proceso de soldadura de transición de cortocircuito para tres alambres de soldadura de diferentes diámetros, donde salpicaduras de soldadura se reduce al mínimo.
Tabla 1: Parámetros del proceso de soldadura de transición en cortocircuito para alambres de soldadura de diferentes diámetros
| Diámetro del alambre de soldadura (mm) | Tensión del arco (V) | Corriente de soldadura (A) |
| 0.8 | 18 | 100~110 |
| 1.2 | 19 | 120~135 |
| 1.6 | 20 | 140~180 |
7.7.2 Ángulo de la antorcha de soldadura
Por lo general, el ángulo entre el soplete y el plano de la soldadura debe mantenerse en torno a los 65°. La operación de soldadura debe ser constante, sin que la antorcha se mueva ni demasiado alto ni demasiado bajo, ni demasiado rápido ni demasiado lento.
Si el lugar de la soldadura está expuesto a fuertes vientos, se recomienda una fina chapa de acero para bloquear el viento. Lo mejor es utilizar una chapa fina de acero de 2 mm de grosor y 200 mm de ancho doblada en forma de U y colocada junto a la zona de soldadura.
El armazón en forma de U puede bloquear el viento procedente de varias direcciones para evitar interferencias con la zona de soldadura, y también puede impedir que la luz del arco dañe los ojos de los trabajadores circundantes.
El ángulo entre la antorcha de soldadura y el material base debe mantenerse dentro de un rango de 45°. La velocidad de funcionamiento durante la soldadura horizontal no debe ser demasiado rápida, y la amplitud de oscilación de la antorcha de soldadura no debe ser demasiado grande, generalmente entre 10~15mm.
Si hay mucho viento, se puede colocar una placa de acero o un marco de acero en forma de U junto a la zona de soldadura para bloquear el viento. Sin embargo, la colocación de la placa de acero no debe obstruir la propia línea de visión del soldador ni interferir en el giro del soplete.
El ángulo entre el soplete y el cordón de soldadura del material base debe ser de unos 15°. La corriente de soldadura no debe ser demasiado grande, por lo general alrededor de 20% menos que la soldadura plana.
Durante la soldadura vertical, debido a la influencia del flujo de aire ascendente desde debajo de la zona de soldadura, el CO2 El caudal puede aumentarse ligeramente durante la operación de soldadura (dependiendo de la situación).
Cuanto más alta sea la posición de la soldadura vertical desde el suelo, mayor será la corriente de aire ascendente. Si se da esta situación, se puede colocar una placa de acero delgada de 200 mm debajo de la antorcha de soldadura para bloquear eficazmente el impacto del flujo de aire ascendente en la zona de soldadura.
Debido a la soldadura prolongada, las salpicaduras pueden obstruir la boquilla de la antorcha de soldadura, reduciendo el flujo de CO2 gas y perjudicando el rendimiento protector, lo que puede conducir fácilmente a la formación de poros de nitrógeno.
En esta situación, las salpicaduras deben eliminarse rápidamente. Con el tiempo, la boquilla puede deformarse y estrecharse con el uso, reduciendo el rango de protección y haciendo más probables los poros de gas.
Cuando se produzca esta situación, deberá instalarse una nueva boquilla antes de continuar con las operaciones de soldadura.
Una vez finalizadas todas las operaciones de soldadura, el soldador debe apagar la máquina de soldar y la máquina de CO2 para evitar el sobrecalentamiento y posibles daños en el cable calefactor.
Las principales razones de la formación de poros en el CO2 soldadura con gas de protección son la limpieza del superficie de soldadura del material de base (presencia de aceite, óxidos), insuficiencia de CO2 el flujo de gas para proteger la zona de soldadura, el exceso de humedad en el gas que afecta a su pureza; una distancia demasiado grande entre la boquilla y la pieza de trabajo que permite la entrada de aire; demasiadas salpicaduras adheridas a la pared interior de la boquilla que afectan al efecto de protección; y el viento en el lugar de operación que interrumpe la cortina de gas protectora.
Además de elegir los parámetros correctos del proceso de soldadura y garantizar el buen estado del equipo de soldadura, las medidas correctoras también deben incluir garantizar la calidad del hilo de soldadura y la pureza del CO2 gas, y elegir el ángulo de soldaduraentre otras cosas.
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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