La soldadura es un proceso esencial en la industria metalúrgica, pues permite la unión de materiales de forma fuerte y duradera. Para garantizar una unión fuerte y segura, es necesario utilizar el equipo adecuado. Uno de los elementos más importantes en este proceso es el gas de protección, que se utiliza para proteger la soldadura de la contaminación por oxígeno, nitrógeno y agua, los cuales pueden debilitar la soldadura. Dependiendo de su proceso de soldadura, de los materiales a soldar, así como del metal de aporte, la elección del tipo de gas o de la mezcla de gases a utilizar será diferente.
Aspectos influenciados por los gases de protección
Para la mayoría de los usuarios, los gases para soldar son utilizados únicamente para proteger la soldadura de los efectos perjudiciales del oxígeno y el nitrógeno presentes en la atmósfera. Si bien esta es la función clave del gas, se pueden lograr otros beneficios mediante la correcta selección del producto. A continuación, se muestran una serie de aspectos en los que los gases tienen un impacto significativo:
- Estabilidad de arco: Contribuyen enormemente en la facilidad de iniciar el arco y mantenerlo estable mientras se realiza el proceso.
- Apariencia: Influyen en la cantidad de salpicadura generada y finalmente en la apariencia del cordón y limpieza post-soldadura requerida.
- Geometría y perfil: Además de influir en el nivel de penetración de un cordón, pueden variar la geometría, perfil y dimensiones de un cordón.
- Metalurgia y Propiedades Mecánicas: Según el efecto químico de cada gas, pueden ayudar a retener o promover la pérdida de elementos de aleación que conllevan a reducir las propiedades mecánicas y anticorrosivas de los metales soldados.
- Velocidad de soldadura: El gas para soldar correcto puede ayudarle a incrementar la velocidad de su aplicación, sea manual o automatizada, de esta forma incrementando el rendimiento de sus operaciones.
Tipos de gases y sus aplicaciones para soldar metal
Se utilizan distintos tipos de gases para soldar, dependerá del metal a soldar que se use un gas u otro. Los gases más comunes usados en soldadura son el argón, el dióxido de carbono (CO2), el oxígeno, el helio, el hidrógeno y el nitrógeno.
Argón
El argón es uno de los gases más utilizados en la soldadura. Es un gas completamente inerte y está presente en la atmósfera. El ser inerte lo hace apto para soldar un amplio rango de materiales, como son los aceros al carbono, aceros aleados, aceros inoxidables, aceros recubiertos, aluminio, magnesio, cobre y sus aleaciones. Promueve la mayor retención de elementos de aleación en el depósito de soldadura, exhibiendo las mayores propiedades mecánicas. El argón prácticamente no se utiliza en su forma pura para la soldadura de aleaciones ferrosas. Requiere de pequeñas adiciones de gases activos (oxígeno, CO2) para maximizar sus beneficios.
Dióxido de Carbono (CO2)
Es un gas activo, que ayuda en la fusión del metal y en la formación de la escoria. El CO2 usado como gas para soldadura tiene un comportamiento activo. Esto significa que interactuará químicamente con los elementos de los metales de aporte y los metales base. Puede utilizarse en su forma pura para realizar algunos procesos de soldadura, ofreciendo un bajo costo, pero su velocidad de aplicación no es alta y la pieza soldada requiere retrabajo post-soldadura debido a la salpicadura.
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Helio
El helio, al igual que el argón, es inerte y por tanto no reacciona en lo absoluto con los elementos de la zona de soldadura. Se prefiere como parte de una mezcla con otros gases para soldar. Una de las principales diferencias que tiene contra el argón, es que requiere mayor cantidad de energía (amperaje y voltaje) para ser ionizado. Esta mayor energía en el área de soldadura, combinada con una alta conductividad térmica, propician que el helio brinde un perfil de penetración más ancho y que se concentre el calor en el punto de aplicación.
Mezclas de gases para soldadura MIG/MAG (metal normal y aceros)
La selección y composición de la mezcla de gases podrían hacer o deshacer una soldadura. En la soldadura MIG/MAG de metales normales, como el acero al carbono, se suelen utilizar mezclas específicas para equilibrar las propiedades de los gases puros:
- Mezcla de Argón y CO2: Es la combinación más común para soldar metal normal. Por ejemplo, una mezcla de dióxido de carbono al 75% y argón al 25% (muy común en trabajos fuera de posición y materiales gruesos) o mezclas con menor contenido de CO2 (como 8% o 10%) que permiten transferencias por aspersión y aspersión pulsada, ideales para mayor velocidad y menor generación de salpicaduras.
- Mezclas con Oxígeno: El oxígeno tiene una naturaleza altamente reactiva, por lo cual su uso está limitado a bajas concentraciones (hasta 5%). Se aprovecha su bajo potencial de ionización para lograr un inicio de arco rápido y estable, mejorando la acción de mojado del metal fundido.
Tabla comparativa de gases de protección y sus efectos
A continuación se presenta un resumen de los gases de protección utilizados en los procesos de soldadura para distintos metales:
| Gas de Protección | Tipo de Gas | Aplicación Principal | Efecto en la Soldadura |
|---|---|---|---|
| Argón (Ar) | Inerte | Aluminio, cobre, titanio, base para mezclas en acero | Arco muy estable, alta retención de elementos de aleación. |
| Dióxido de Carbono (CO2) | Activo | Aceros al carbono (proceso MAG) | Penetración ancha, bajo costo, pero genera más salpicaduras. |
| Mezcla Argón + CO2 | Activo (mezcla) | Acero al carbono, metal común | Excelente balance entre penetración, control de salpicaduras y velocidad. |
| Helio (He) | Inerte | Aluminio y cobre de gran espesor (mezclado con Ar) | Mayor transferencia térmica, perfil de penetración más ancho. |
| Oxígeno (O2) | Muy activo | Adición en mezclas para aceros (hasta 5%) | Mejora la estabilidad del arco y la fluidez del baño de fusión. |
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