¿Se ha preguntado alguna vez qué hace que los gases de soldadura sean tan esenciales y, a la vez, tan complejos? Este artículo explora los diversos tipos de gases de soldadura, su papel en la protección y estabilización de las soldaduras, y el impacto crítico que tienen en los procesos de soldadura. Descubrirá las propiedades únicas de gases como el argón, el dióxido de carbono y el acetileno, y aprenderá a seleccionar el gas adecuado para diversas aplicaciones de soldadura y corte. Al final, comprenderá la importancia de cada gas y cómo mejora la eficacia y la calidad de la soldadura.
Por gas de soldadura se entiende principalmente el gas de protección utilizado en la soldadura con gas de protección (como la soldadura con gas de protección de dióxido de carbono y la soldadura con gas de protección inerte) y el gas utilizado en soldadura con gas y corte. Esto incluye gases como el dióxido de carbono (CO2), argón (Ar), helio (He), oxígeno (O2), gas combustible, gas mixto, etc.
Durante la soldadura, el gas de protección no sólo sirve como medio protector en la zona de soldadura, sino también como medio gaseoso que genera el arco.
La soldadura y el corte con gas se basan principalmente en la llama de alta temperatura con calor concentrado que se genera durante la combustión del gas.
Por lo tanto, las características físicas y químicas del gas no sólo afectan al efecto de protección, sino que también influyen en el encendido del arco y en la estabilidad del proceso de soldadura y corte.
Los gases de soldadura son diversos gases que se utilizan en la soldadura o el corte. Dependiendo de su función en el proceso, los gases de soldadura pueden clasificarse en dos tipos: gas protector y gas para soldadura y corte con gas.
(1) Gas de protección:
El gas de protección se utiliza en soldadura con gas de protección para proteger el baño de soldadura de la atmósfera circundante. Los gases de protección más utilizados son el dióxido de carbono (CO2), argón (Ar), helio (He), oxígeno (O2), nitrógeno (N2), hidrógeno (H2), y sus mezclas (como Ar + He, Ar + CO2Ar + CO2 + O2etc.).
El Instituto Internacional de Soldadura clasifica los gases de protección en función de su potencial de oxidación: gas inerte o reductor (Clase I), gas oxidante débil (Clase M1), gas oxidante medio (Clase M2) y gas oxidante fuerte (Clases M3 y C).
(2) Gas para soldadura y corte con gas:
El gas para la soldadura y el corte por gas se clasifica en función de su naturaleza en dos tipos: gas de apoyo a la combustión (O2) y gas combustible. Cuando el gas combustible y el oxígeno se mezclan y se queman, liberan una cantidad significativa de calor, creando una llama de alta temperatura con calor concentrado que puede fundir el metal.
Acetileno (C2H2) es el gas combustible más utilizado en la soldadura y el corte con gas, mientras que otros gases ampliamente utilizados son el propano (C3H8), propileno (C3H6), gas natural (principalmente metano CH4), y gas licuado de petróleo (principalmente propano).
El papel del gas varía en los distintos procesos de soldadura o corte, y la selección del gas depende del tipo de material que se vaya a soldar. Para ello es necesario elegir un gas con unas propiedades físicas o químicas específicas, o incluso una mezcla de varios gases, según la ocasión.
En la Tabla 1 se describen las principales propiedades y usos de los gases que suelen emplearse en la soldadura y el corte, mientras que en la Tabla 2 se ilustran las características de los distintos gases durante la proceso de soldadura.
Tabla 1 Principales características y usos de los gases de soldadura más comunes
| Gas | Símbolo | Propiedades principales | Aplicación en soldadura |
|---|---|---|---|
| Dióxido de carbono | CO2 | Propiedades químicas estables; sin combustión y sin soporte de combustión; Puede descomponerse en CO y o a alta temperatura y presenta cierta oxidación a los metales; Puede licuarse;Cuando el CO2 líquido se evapora, absorbe mucho calor y puede solidificarse en dióxido de carbono sólido, comúnmente conocido como hielo seco. | El hilo de soldadura se puede utilizar como gas de protección durante la soldadura, como la soldadura con gas de protección CO2 y la soldadura con gas de protección CO2 + O2, CO2 + un gas mixto. |
| Argón | Ar | Gas inerte;La propiedad química no es activa, y no juega un papel químico con otros elementos a temperatura ambiente y alta temperatura. | Se utiliza como gas de protección para la protección mecánica durante la soldadura por arco, soldadura por plasma y cortar. |
| Oxígeno | O2 | Gas incoloro;favorece la combustión;es muy activo a alta temperatura y se combina directamente con muchos elementos; Durante la soldadura, el oxígeno que entra en el baño de fusión oxidará elementos metálicos y desempeñan un papel perjudicial. | La combustión mixta de oxígeno y gas combustible puede obtener temperaturas extremadamente altas para la soldadura y el corte, como la llama de oxígeno acetileno y la llama de hidrógeno oxígeno. Puede mezclarse con argón y dióxido de carbono en proporción para la soldadura con gas mixto de protección. |
| Acetileno | C2H2 | Comúnmente conocido como gas carburo de calcio;Menos soluble en agua, soluble en alcohol, una gran cantidad soluble en acetona;Mezclado con aire y oxígeno para formar mezcla de gases explosivos; Se quema en oxígeno y emite 3500 ℃ de alta temperatura y la luz fuerte | Para oxiacetileno soldadura con llama y corte |
| Hidrógeno | H2 | Puede arder;No es activo a temperatura ambiente y es muy activo a alta temperatura;Puede utilizarse como agente reductor para mineral metálico y óxido metálico; Durante la soldadura, puede precipitarse una gran cantidad de metal fundido durante el enfriamiento, lo que facilita la formación de poros. | El hidrógeno se utiliza como gas de protección reductor durante la soldadura. La combustión mixta con oxígeno puede utilizarse como fuente de calor en la soldadura con gas. |
| Nitrógeno | N2 | Propiedades químicas inactivas;Puede combinarse directamente con hidrógeno y oxígeno a alta temperatura;Entrar en el baño de fusión durante la soldadura es perjudicial; Básicamente no reacciona con el cobre y puede utilizarse como gas protector | En la soldadura por arco con nitrógeno, el cobre y el acero inoxidable pueden soldarse con nitrógeno como gas de protección. El nitrógeno también se utiliza habitualmente en corte por arco de plasma como gas protector exterior. |
Tabla 2 características de los diferentes gases durante la soldadura
| Gas | puro | Gradiente de posición de columna | Estabilidad del arco | Características de la transición metálica | Propiedades químicas | Penetración de la soldadura forma | Características de calefacción |
| CO2 | 99.90% | alta | satisfecho | satisfecho, pero algunas salpicaduras | Fuerte oxidación | Forma plana, gran penetración | |
| Ar | 99.995% | bajo | bien | satisfecho | En forma de seta | ||
| Él | 99.99% | alta | satisfecho | satisfecho | Forma plana | El aporte térmico de la soldadura a tope es superior al del ar | |
| N2 | 99.90% | alta | mal | mal | Se producen poros y nitruros en el acero | Forma plana |
Deben utilizarse los gases adecuados para el CO2 soldadura con gas de protección, soldadura con gas de protección inerte, soldadura con gas de protección mixto, soldadura por arco de plasma, soldadura en atmósfera protectora, soldadura con gas oxiacetileno y corte.
La elección del gas de soldadura depende principalmente de los métodos de soldadura y corte empleados. Además, también influyen las propiedades del metal soldado, las normas de calidad del junta soldadael grosor de la estructura soldada, la posición de soldadura y el proceso utilizado.
3.1. Seleccionar el gas en función del método de soldadura
Los gases utilizados para la soldadura, el corte o la soldadura con gas de protección varían en función de los diferentes métodos de soldadura utilizados durante el proceso de soldadura.
La Tabla 3 proporciona información sobre la selección de los métodos de soldadura y los gases de soldadura correspondientes. Por su parte, la Tabla 4 describe la selección de los soldadura gases utilizados en atmósferas protectoras. La Tabla 5 muestra la idoneidad de varios gases para el corte por arco de plasma.
Tabla 3 selección de métodos de soldadura y gases de soldadura
| Método de soldadura | Gas de soldadura | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Soldadura con gas | C2H2+O2 | H2 | ||||
| Corte con gas | C2H2+O2 | Gas licuado de petróleo+O2 | carbón gas+O2 | gas natural+O2 | ||
| Corte por arco de plasma | aire | N2 | Ar+N2 | Ar+H2 | N2+H2 | |
| Soldadura con gas inerte de tungsteno (TIG) | Ar | Él | Ar+He | |||
| Alambre macizo | Gas inerte arco metálico soldadura (MIG) | Ar | Él | Ar+He | ||
| Soldadura por arco metálico con gas activo (MAG) | Ar+O2 | Ar+CO2 | Ar+CO2+O2 | |||
| CO2 soldadura con gas de protección | CO2 | CO2+O2 | ||||
| Hilo tubular | CO2 | Ar+O2 | Ar+CO2 | |||
Tabla 4 Selección de gases de soldadura comunes en atmósfera protectora
| Gas | Naturaleza | Composición química y requisitos de pureza | Propósito |
| Argón | inercia | Argón > 99,99% | Acero aleado, aleación de resistencia térmica, cobre y aleación de cobre |
| Hidrógeno | Reducibilidad | Hidrógeno 100% | Acero aleado, aleación de resistencia térmica y cobre sin oxígeno |
| Descomposición del amoníaco | Reducibilidad | Hidrógeno 75% nitrógeno 25% | Acero al carbono, acero de baja aleación y cobre sin hidrógeno |
| Amoníaco en descomposición con compresión insuficiente | Reducibilidad | Hidrógeno 7% ~ 20% y otros nitrógenos | acero dulce |
| Nitrógeno | Es inerte en relación con el cobre | Nitrógeno 100% | Cobre y aleaciones de cobre |
Tabla 5 Aplicabilidad de varios gases en el corte por arco de plasma
| Gas | Objetivo principal | Observaciones |
| Ar,Ar+H2， Ar+N2， Ar+H2+N2 | Corte de acero inoxidablemetales no ferrosos o aleaciones | Ar sólo se utiliza para cortar metales finos |
| N2, N2+H2 | N2como gas de trabajo del arco de plasma de recompresión de agua, también puede utilizarse para cortar acero al carbono | |
| O2, Aire | Corte de acero al carbono y acero de baja aleación, también se utiliza para cortar acero inoxidable y aluminio | Generalmente no se utilizan piezas estructurales importantes de aleación de aluminio |
| Dióxido de carbono | Descomposición del amoníaco | Ar+CO2 |
| Nitrógeno | C2H2+O2 | CO2+02 |
| Argón | GLP + O2 | Ar+O2 |
| Oxígeno | Ar+N2 | Ar+H2+N2 |
| Acetileno | N2+H2 | Mezcla de soldadura |
| Hidrógeno | Ar+H2 | Ar+He |
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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