03 Jun
Soldabilidad de Aceros Inoxidables Austeníticos
La soldabilidad de estos aceros es buena debido a la ausencia de transformaciones desde la temperatura de fusión hasta la temperatura ambiente. Sin embargo, hay que considerar varios factores:
Propiedades Físicas del Material
Estos aceros se dilatan aproximadamente un 50% más que los aceros al carbono, lo que genera mayores tensiones en la soldadura. Por otro lado, su coeficiente térmico es un 40% inferior, lo que resulta en una zona afectada por el calor (ZAT) más estrecha.
Elección del Material de Aporte y Proceso de Soldadura
Para elegir el material de aporte, se pueden utilizar tablas específicas que indican el más adecuado según el tipo de austenítico. Para seleccionar el proceso de soldadura, se deben considerar factores como el aporte de calor, la velocidad de soldadura y los costos.
Agrietamiento en Caliente del Metal Austenítico Aportado
Este es un inconveniente típico en la soldadura de estos aceros. Se debe a la acumulación de impurezas debido a las segregaciones del metal de aporte que solidifica al final. Esto forma una estructura frágil que, junto con las tensiones propias de estas soldaduras, provoca grietas. Para evitarlo, se deben realizar soldaduras con bajo aporte térmico, distribuirlo de forma equilibrada y evitar el embridamiento de las piezas. Además, se deben utilizar materiales de aporte con bajas impurezas y procurar soldar siempre con material de aporte debido a que las impurezas en estos materiales son menores. Para disminuir las segregaciones, se debe disponer de una cierta cantidad de ferrita en la matriz austenítica del metal de soldadura.
Precalentamiento y Tratamiento Térmico del Conjunto Soldado
No se necesita precalentamiento para estos aceros, pero se aconsejan bajas temperaturas entre pasadas. El post-soldado solo se utilizará en caso de tener que aliviar tensiones.
Soldadura de Materiales Disímiles
El problema en la soldadura de estos materiales radica en las diferencias químicas, metalúrgicas y de propiedades mecánicas entre ellos.
Aceros al Carbono y Aceros Inoxidables
La solución para estas soldaduras está en la correcta elección del material de aportación y en un proceso de soldadura apropiado. Se busca una estructura lo más homogénea posible, lo cual es difícil debido a las diferencias entre los materiales base y el material de aportación. Cada uno de estos materiales tendrá una soldabilidad y propiedades diferentes. No en todas las uniones disímiles es posible la soldabilidad.
Requisitos del Soldado de Aceros al Carbono
- Precalentamiento y control de temperatura entre pasadas
- Control del carbono equivalente para el cálculo de la temperatura de precalentamiento
- Control de la velocidad de enfriamiento
- Selección del material de aportación
- Proceso de soldadura y parámetros
- Tratamiento térmico post-soldado
Requisitos del Soldado de Aceros Inoxidables
- Selección adecuada del material de aportación
- Proceso de soldadura y parámetros
- Tratamiento térmico post-soldado
Si Además Son Austeníticos
- Evitar el precalentamiento (no hay difusión por hidrógeno ni transformación de la austenita, pero podrían precipitarse carburos en un enfriamiento lento)
- Control de temperaturas entre pasadas
- Material de aportación con un determinado porcentaje de ferrita
Para la soldadura de disímiles, son de gran ayuda los diagramas de Schaeffler, Delong y WRC, especialmente para la elección del material de aporte. Para hacerlo correctamente, se deben conocer las condiciones de servicio de la construcción soldada, ya que serán diferentes si solo soportan cargas, si estarán en un medio corrosivo o si estarán sometidas a temperatura.
Para la elección del proceso de soldadura, se debe estudiar cada caso. Dependerá de factores como las condiciones de soldadura, el espesor de los materiales, etc., aunque suelen utilizarse procesos con gas de protección como TIG o MIG. En todos los casos, se debe mantener una baja dilución.
En algunos casos, se debe recurrir a un untado previo (buttering) para que la soldadura tenga éxito.
Soldadura del Aluminio y Sus Problemas y Soluciones
Para la soldadura del aluminio, se distinguen dos tipos de aleaciones: las tratables térmicamente y las no tratables térmicamente. El precalentamiento, el aporte térmico, la temperatura entre pasadas, el material de aporte, etc., serán variables a tener muy en cuenta para evitar condiciones no deseadas en los resultados finales.
Aleaciones Tratables Térmicamente
El principal problema en las tratables térmicamente es el ablandamiento del material base en la ZAT durante la soldadura. Este debe ser cuidadosamente controlado. La microestructura y composición del metal depositado pueden influir en las propiedades mecánicas de la unión. A menor velocidad de enfriamiento, tenemos una estructura más fina y una menor tendencia a la fisuración en caliente. En estas aleaciones, se debe soldar con material de aporte con una temperatura de solidus menor que la del metal base. Un problema grave en estas aleaciones es la sobremaduración en el tratamiento post-soldado de una determinada zona que ya había madurado durante el proceso de soldadura. Para evitarlo, se debe emplear una aleación que no madure durante el proceso de soldadura.
Aleaciones No Tratables Térmicamente
En las aleaciones no tratables térmicamente, el material de aporte debe ser de la misma composición que el metal base.
Problemas Comunes en la Soldadura del Aluminio
- El baño de fusión tiende a absorber hidrógeno. Se debe tener especial cuidado en el almacenamiento de consumibles.
- La temperatura de fusión muy baja (unos 600 °C) en comparación con los aceros (1535 °C), y la capa de alúmina que lo recubre (más de 2000 °C). Esta capa debe ser retirada mecánicamente, químicamente o por la acción decapante de determinados arcos eléctricos.
- No cambia de color durante el calentamiento, lo que conlleva el riesgo de perforarlo.
- Conductividad térmica muy alta, por lo que se necesita un aporte térmico muy alto. Si la pieza tiene un espesor importante, será necesario un precalentamiento.
- Dilatación térmica: Más o menos el doble que el acero, lo que provoca grandes tensiones.
- Limpieza exhaustiva de las piezas para obtener buenos resultados.
Procesos de Soldadura del Aluminio
Se puede soldar mediante la mayoría de los procesos por fusión, así como por soldadura blanda y fuerte y soldadura en estado sólido, pero los más utilizados son los procesos MIG y TIG.
Tratamientos Post-Soldadura
En algunas ocasiones, es necesario un tratamiento térmico post-soldado (bonificado) en las aleaciones tratables térmicamente. En otras ocasiones, es necesario un tratamiento para disminuir tensiones. Para que estas sean lo menores posibles, es muy importante diseñar una buena geometría de la junta.
Soldadura TIG
En la soldadura TIG con corriente continua, se debe soldar con polaridad inversa debido a que esta polaridad tiene un efecto decapante que romperá la capa de alúmina. Si se hace con polaridad directa, se debe realizar una limpieza mecánica o química de la capa de alúmina.
Lo más adecuado con TIG es utilizar corriente alterna, porque se obtienen ventajas de las dos corrientes al mismo tiempo. Tenemos un efecto decapante cuando el electrodo actúa en el semiciclo positivo, aunque en este semiciclo el electrodo se caliente demasiado y la penetración sea reducida, pero cuando el electrodo actúa en el semiciclo negativo, aunque el decapado no sea tan bueno, el electrodo se enfría un poco y tenemos una mayor penetración. Con esta corriente, se suele utilizar una corriente de alta frecuencia para facilitar el cebado y para que el arco sea más estable. Son muy ventajosas las corrientes pulsadas.
Los electrodos para soldar aluminio suelen ser de wolframio puro y la punta de estos será redondeada.
Normalmente se emplea argón, pero pueden utilizarse mezclas de este con helio para piezas de mayor espesor.
Los defectos más comunes de estas soldaduras suelen ser las inclusiones de wolframio y óxidos, poros y grietas de cráter.
Soldadura MIG
En la soldadura MIG, se debe cuidar el largo de las mangueras dado que, al ser el aluminio un material tan dúctil, puede dar problemas. A partir de cierto largo de mangueras, se deben usar sistemas de arrastre-empuje para no tener problemas con la alimentación del hilo. Los rodillos deben ser en forma de U.
El tipo de transferencia que se usa en aluminio es en spray o por arco pulsado.
Los defectos mas generales en estas soldaduras suelen ser la falta de fusion, grietas en el crater, porosidad e inclusion de oxidos.
Otros procesos de fusion como el oxigas y el electrodo revestido son muy poco utilizados, casi siempre para reparaciones en donde no hay otra opcion.
En soldadura por resistencia hacen falta unas altísimas intensidades, del orden de 75000 amperios, y las maquinas deben de ser de baja inercia.
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