Soldadura en gas de protección: modos, tecnología, aplicación, GOST

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

Las tecnologías para la implementación de operaciones de soldadura en relación con las piezas de trabajo de metal permiten alcanzar un alto nivel de organización del proceso en términos de seguridad, ergonomía y funcionalidad. Prueba de ello es la difusión de equipos semiautomáticos y robóticos para realizar los principales pasos tecnológicos en la unión térmica de piezas. Paralelamente a esto, también crecen los requisitos para la calidad de las costuras. En este sentido, el mayor éxito se puede lograr soldando con gas de protección, que brinda la posibilidad de aislar el área de trabajo de los efectos negativos del aire atmosférico.

La esencia de la tecnología

El proceso de soldadura en un ambiente de gas protector es un derivado de la combinación de varios métodos de acción térmica sobre metales con la posibilidad de conexión estructural de piezas de trabajo. En primer lugar, este método se basa en el método de soldadura por arco, que en sí mismo proporciona un control óptimo sobre los electrodos y las superficies de las partes objetivo con estructuras. En este formato, el usuario puede ocupar cualquier espacioposiciones mediante equipos móviles y compactos. Todo esto se refiere a la ergonomía organizativa del evento de trabajo, y la esencia de los procesos electroquímicos de soldadura en gas de protección se revela en las especificidades del entorno en el que se realiza la operación. Para empezar, es necesario recalcar la importancia de proteger el baño de soldadura de los efectos negativos del aire atmosférico. El contacto directo de la masa fundida de palanquilla con el oxígeno provoca la formación de escoria en la superficie, la oxidación del revestimiento y la aleación descontrolada de la estructura metálica. En consecuencia, para excluir tales efectos, se utilizan aisladores especiales: revestimientos, materiales a granel como fundente y gas, que se introducen en el área de trabajo con equipos especiales. El último método de protección determina las características del método considerado de producción de soldadura.

Reglas generales para soldar según GOST 14771-76

De acuerdo con el GOST especificado, este método de soldadura se puede usar para realizar uniones de un lado y de dos lados usando juntas a tope, de esquina, en T y superpuestas. En cuanto a los principales parámetros del proceso, se incluyen los siguientes:

• Grosor de las piezas: rango de 0,5 a 120 mm.
• Error permitido al soldar piezas con un espesor de 12 mm - de 2 a 5 mm.
• La pendiente de la superficie de la costura solo se permite si se garantiza una transición suave de una pieza de trabajo a otra.
• Cuando se sueldan piezas con una diferencia significativa de grosor, se realiza un biselado preliminar en la dirección de una pieza de trabajo más grande a una más pequeña.
• Concavidad y convexidad de las soldaduras en ángulo segúnlas tolerancias de GOST 14771-76 no deben ser más del 30 % del lado del ángulo que se está formando, pero al mismo tiempo caben dentro de los 3 mm.
• La cantidad de compensación permitida de los bordes antes de soldar entre sí depende del grosor de las piezas. Por ejemplo, en el caso de elementos de hasta 4 mm de espesor, esta cifra es de aproximadamente 0,8-1 mm, y si estamos hablando de espacios en blanco de 100 mm, entonces la distancia de desplazamiento tendrá que encajar en 6 mm.

Gases de soldadura usados

Desde el punto de vista de la soldadura, todos los medios gaseosos se dividen en inertes y activos. Dado que la tarea principal de la mezcla de gases es la función aislante, los más valiosos son los medios que no afectan el metal que se procesa. Tales mezclas incluyen sustancias monoatómicas inertes como helio y argón. Aunque, de acuerdo con GOST, la soldadura en gases de protección debe realizarse en un entorno de dióxido de carbono, y también se permiten combinaciones con mezclas de oxígeno. En cuanto a los gases activos, pueden afectar al metal tanto en estado fundido como en estado sólido. La presencia de gases en la estructura molecular de un metal generalmente se considera indeseable, pero hay excepciones debido a las características específicas de tales combinaciones en diferentes condiciones.

La naturaleza de la influencia del ambiente gaseoso en el metal

Inmediatamente vale la pena enfatizar los efectos negativos del gas durante la soldadura por arco en las piezas de trabajo. Durante el enfriamiento y el calentamiento fuerte, las sustancias gaseosas disueltas en la estructura molecular pueden provocar la formación de poros, lo que lógicamente reducepropiedades de resistencia del producto. Por otro lado, los átomos de hidrógeno y oxígeno pueden ser útiles en futuras operaciones de dopaje. Y esto por no hablar de la utilidad del gas de protección activo en la soldadura de aleaciones y aceros austeníticos, que son difíciles de fundir si se utilizan mezclas aislantes inertes. Como resultado, el problema para los tecnólogos no es elegir la mezcla de gases correcta, sino crear condiciones que puedan minimizar los efectos nocivos del gas activo en el baño de soldadura y al mismo tiempo preservar los efectos positivos de la solubilidad.

Técnica del proceso de soldadura

Se suministra una fuente de corriente eléctrica a la pieza de trabajo y al electrodo, que luego se utilizará para crear y mantener el arco de soldadura. Desde el momento del encendido del arco, el operador debe mantener la distancia óptima entre el electrodo y el baño de soldadura formado, teniendo en cuenta los indicadores de temperatura y el área cubierta por los efectos térmicos. Paralelamente, se suministra gas al área de trabajo mediante un quemador desde un cilindro conectado. El aislamiento de gas se forma alrededor del arco. La intensidad de la formación de la costura dependerá de la configuración de la ubicación de los bordes y el espesor de los productos. Como regla general, la proporción del metal base en la estructura de soldadura, que se forma durante la soldadura en un gas de protección, es del 15 al 35%. La profundidad del área de trabajo en este caso puede alcanzar los 7 mm, y los indicadores de su longitud y anchura, de 10 a 30 mm.

Equipos para soldadura a gas

Un conjunto de dispositivos para talestipo de operaciones depende de los modos y el formato de producción de soldadura. La base técnica está formada directamente por dispositivos semiautomáticos, cabezales de soldadura suspendidos, fuentes de energía, rectificadores y módulos automáticos complejos con portaelectrodos, que ahorran al operador al máximo las manipulaciones típicas. El énfasis hoy está en la soldadura mecanizada en gas de protección, cuya infraestructura también está formada por una línea de gas, quemadores, dispositivos para la colocación conveniente de equipos en diferentes posiciones, etc. Se organizan puestos especiales en grandes industrias con el conjunto necesario de técnicos. equipo para soldar. Por el contrario, un formato optimizado para realizar tales tareas en el hogar requiere el uso de solo un inversor compacto con convertidores y un cilindro de gas con equipo de control de flujo.

Accesorios

Los medios y dispositivos técnicos adicionales realizan principalmente la comunicación entre los equipos principales, y también permiten resolver tareas secundarias que no están directamente relacionadas con la soldadura. Estos dispositivos incluyen:

• Infraestructura de cilindros de gas, que incluye bobinas, reductores, calentadores, casing, etc.
• Herramienta de limpieza y separadores diseñados para eliminar los productos de la combustión en la zona de trabajo. Esto es especialmente cierto para las operaciones de soldadura en gases de protección con un electrodo no consumible, cuya masa fundida no está incluida directamente en la estructura del producto. Tanto durante como después de la operación. Es posible que se requiera lijado de juntas.
• Secador. Elimina y regula la humedad contenida en el dióxido de carbono. Una especie de desecante que funciona a presiones altas o bajas.
• Dispositivos de filtración. Limpia las corrientes de gas de sólidos no deseados, asegurando también una soldadura limpia.
• Equipo de medición. Por lo general, los manómetros se utilizan para rastrear indicadores de la misma presión y medidores de flujo de gas.

Modos de soldadura y sus parámetros

Los enfoques para la organización del proceso de soldadura en este caso difieren según varios criterios, que en última instancia nos permiten hablar sobre la asignación de diferentes modos de operación. Por ejemplo, los métodos difieren según el principio de ejecución técnica de la tarea: manual, semiautomático y automático. En un cálculo más detallado de los modos de soldadura en gases de protección, se tienen en cuenta los siguientes parámetros:

• Corriente - rango de 30 a 550 A. Como regla, la mayoría de las operaciones típicas requieren la conexión de fuentes de 80-120 A.
• Grosor del electrodo - de 4 a 12 mm.
• Voltaje - 20 a 100 W en promedio.
• Velocidad de soldadura - de 30 a 60 m/h.
• Consumo de mezcla de gases - de 7 a 12 l/min.

La elección de indicadores específicos depende en gran medida del tipo de metal, el espesor de la pieza de trabajo, las condiciones de operación y los requisitos para la unión formada.

Soldadura manual

La habilidad del operador y las características del electrodo juegan un papel clave en el proceso. Casi todo soldadormantiene el proceso bajo su control, orientando el arco con respecto a la superficie de trabajo y monitoreando los parámetros del suministro de mezcla de gases desde el cilindro. En términos de rendimiento, la densidad y la intensidad de la corriente, así como la longitud de la ruta de soldadura, pasarán a primer plano. En la soldadura manual con gas de protección, la mayoría de las veces se realizan varias pasadas, especialmente si se está mecanizando una pieza de trabajo gruesa. En otros casos, un aumento en el número de pasadas está asociado a la necesidad de corregir la soldadura, cambiar su longitud y las características del revestimiento.

Soldadura semiautomática

Hoy en día, este es el modo más popular de producción de soldadura en un entorno protegido. La principal diferencia entre este método y el manual es la presencia de elementos de mecanizado con rectificadores y la posibilidad de alimentación automática de alambre desde una bobina especial. Con la soldadura semiautomática en gas de protección, no es necesario interrumpir al operador para cambiar los consumibles, pero la técnica de interacción del arco con la superficie de la pieza sigue dependiendo del usuario. El operador monitorea el proceso de formación de la junta de soldadura, corrigiendo los parámetros actuales, cambiando el ángulo de inclinación, etc.

Soldadura automática

Proceso de soldadura totalmente mecanizado, en el que el usuario solo puede influir indirectamente en los parámetros de suministro de consumibles, mezcla de gases y fundente de polvo. Técnicamente, la operación está a cargo de estaciones y plataformas multifuncionales con equipos robóticos. En modernas instalaciones de producción altamente especializadas para la soldadura automática en gas de protecciónse utiliza el llamado tractor, cuyo diseño proporciona todas las unidades funcionales necesarias. Esta es una máquina móvil que se mueve durante el proceso de soldadura a lo largo de la línea de formación de la costura y al mismo tiempo guía la mezcla protectora hacia la zona de soldadura. Un componente obligatorio de dichos módulos es la unidad de control, que inicialmente contiene un conjunto de algoritmos con acciones para cada órgano ejecutivo.

Conclusión

El uso de métodos para proteger el baño de soldadura del oxígeno permite, si no eliminar por completo, minimizar los defectos característicos en la formación de la costura. Esto se aplica a la f alta de penetración, grietas, quemaduras, pandeo y otros defectos que pueden ocurrir debido al contacto de la superficie fundida de la pieza de trabajo con el aire libre. Entre las ventajas de la soldadura en gases de protección frente a la técnica de uso de fundente se encuentra la ausencia de la necesidad de eliminar los lodos en la zona de trabajo. Al mismo tiempo, se conservan otras cualidades positivas del proceso, como la posibilidad de observación visual de la calidad del compuesto formado. Si hablamos de las deficiencias del método, sus factores negativos son la radiación térmica y luminosa del arco, lo que requiere la provisión de medidas especiales para la protección individual del soldador.