Soldar acero inoxidable puede parecer una tarea difícil, pero con las herramientas y el equipo adecuados se puede lograr un gran trabajo. Para hacerlo, existen varias técnicas, las cuales podrás conocer en este artículo. El tipo de soldadura que se utiliza para el acero inoxidable puede diferir dependiendo del estado del metal y de los electrodos. Es crucial elegir el gas o la mezcla de gases adecuada, ya que esto impactará directamente en la calidad y productividad de la soldadura.
Importancia del Gas en la Soldadura de Acero Inoxidable
La protección de gas en el proceso de soldadura es fundamental. El uso de un gas de soldadura inerte puro o mezclado (argón o helio) sirve para generar una atmósfera o un gas activo (oxígeno, hidrógeno, dióxido de carbono) protector de la fusión, la transferencia del material de aportación y el baño de soldadura. La elección del tipo de gas repercute en la productividad y la calidad de la soldadura.
Técnicas de Soldadura para Acero Inoxidable y sus Gases
Soldadura TIG (Gas Inerte de Tungsteno)
Para soldar acero inoxidable es normal utilizar el proceso TIG. Con respecto a la técnica TIG, sirve mucho para soldar espesores de acero inoxidable más finos. Apreciado por su calidad, el TIG es ideal para los espesores más finos: de hecho, al contrario que el MAG, el aporte de calor está disociado del aporte de metal y, por lo tanto, permite un mejor ajuste por parte del soldador. La mayoría de las aplicaciones de acero inoxidable son de espesor fino, por lo que el TIG es uno de los procesos más utilizados.
Es necesario utilizar un gas inerte al soldar acero inoxidable con un equipo de soldadura TIG.
- Argón puro o mezcla de argón y helio, o hidrógeno: se usan para optimizar el rendimiento en términos de penetración, velocidad de avance o apariencia del cordón.
Solo los aceros inoxidables austeníticos son compatibles con el hidrógeno, el cual está prohibido, por ejemplo, para los aceros inoxidables ferríticos. El argón-helio es compatible con todos los grados de aceros inoxidables.
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Soldadura MIG/MAG (Gas Inerte/Activo de Metal)
Este proceso de soldadura industrial por arco MIG/MAG requiere un arco eléctrico para llevar a cabo la fusión del material base y el de aportación. Esta técnica es similar a una soldadura de acero inoxidable semi automática, puesto que contiene un gas de protección.
Este tipo de soldadura es especialmente utilizado por cerrajeros y empresas metalúrgicas por las ventajas que ofrece en términos de rendimiento operativo y económico:
- Alta velocidad de soldadura
- Facilidad de operación / utilización
- Arco visible
- Ausencia de escoria al final del proceso
- Buenas características mecánicas de los depósitos
- Elevadas cadencias de producción
- Solución competitiva
Gases y sus Funciones en MIG/MAG
La protección de gas del proceso de soldadura MIG/MAG viene dada por el uso de un gas neutro (Ar o He) o activo (O₂, H₂, CO₂). Para la soldadura industrial MIG con gas, los gases inertes más utilizados para proteger el metal fundido durante la transferencia del hilo al charco son el argón y el helio. En la soldadura industrial MAG, los gases reactivos se combinan con el metal fundido en el baño de fusión.
- O₂ (Oxígeno): un oxidante, se utiliza en una mezcla con argón para dar estabilidad al arco y un buen aspecto del cordón.
- H₂ (Hidrógeno): se utiliza en mezclas con argón cuando se desea una alta conductividad térmica y una mayor velocidad.
- CO₂ (Dióxido de Carbono): mezclado con Argón proporciona una mayor flexibilidad para trabajar con los diferentes tipos de transferencia.
Para soldar acero inoxidable con el proceso MAG, lo ideal es utilizar mezcla AR/CO2 con 2,5 % de CO2 y el resto argón, con este se obtendrá un arco más estable y una mejor apariencia de cordón. Por ejemplo, Air Liquide recomienda el uso de ARCAL ChromeTM, que es una mezcla de argón (98 %) y CO2 (2 %).
Consideraciones Específicas para Soldadura MIG de Acero Inoxidable
El gas protector recomendado para la soldadura por cortocircuito de acero inoxidable contiene 90% de helio, 7,5% de argón y 2,5% de dióxido de carbono. El gas da el contorno de cordón más deseable mientras mantiene el nivel de CO2 lo suficientemente bajo para que no influya en la resistencia a la corrosión del metal. También se pueden realizar soldaduras de una sola pasada utilizando gas argón-CO2. Las soldaduras de transferencia en cortocircuito sobre acero inoxidable hechas con un gas protector de 90% He, 7-1/2% A, 2-1/2% CO2 muestran buena resistencia a la corrosión y coalescencia.
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Los gases para la soldadura por arco pulsado son argón más 1% de oxígeno, los mismos que se usan para la soldadura por arco por aspersión. La ventaja de esto es que se puede soldar material delgado en el modo de transferencia por pulverización, lo que produce una soldadura suave con menos salpicaduras que el modo de cortocircuito. Las características de la soldadura MIG pulsada son excelentes con corrientes más bajas.
En cuanto a la antorcha para MIG de acero inoxidable, deberá prepararla utilizando un linner (sirga) de teflón. Esto es necesario debido a que el acero inoxidable es muy mal conductor eléctrico, por lo tanto, utilizando un linner estándar (metálico) cuando el alambre de acero inoxidable no encuentre un correcto contacto eléctrico a través del tubo de contacto lo hará en la sirga, generando pequeñas chispas que darán lugar a múltiples picaduras a lo largo de la sirga que en breve no permitirán un correcto deslizamiento del alambre.
Soldadura Manual de Arco con Electrodo Revestido (MMA)
En este proceso no se utiliza gas para soldar, ya que los hilos lo contienen, razón por la que también están protegidos para que no se dañe la propia soldadura, generalmente de argón, argón con oxígeno o helio. Algunas recomendaciones generales incluyen:
- Usar consumibles de bajo contenido en carbono.
- Un buen punteado es importante dado el alto coeficiente de dilatación.
- Es recomendable trabajar con bajo aporte térmico.
- Es necesario el tratamiento posterior de la junta para obtener un cordón limpio.
Otras Técnicas de Soldadura
Otros procesos o técnicas, como la soldadura industrial por plasma o láser, son adecuados para unir inoxidable en diversos campos de aplicación. La densidad de energía generada permite un alto rendimiento en términos de velocidad y calidad de la soldadura.
Electrodos y Materiales de Aporte para Acero Inoxidable
Para realizar correctamente un trabajo de soldadura es necesario utilizar los electrodos específicos para cada material, ya que no es lo mismo un metal ferroso que un acero inoxidable. Con respecto a los aceros inoxidables, la especificación AWS A5.4 es la encargada de dictar las normas de clasificación de electrodos, y lo hace de forma numérica, dependiendo del tipo de acero que se trate.
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Los metales de aportación para el acero inoxidable de soldadura por arco metálico con gas se especifican en AWS - A5.9-93.
- El electrodo 308L-16 contiene bajo contenido de carbono, es un material austenítico y resistente a la corrosión.
- Para soldar acero inoxidable AISI 304 corresponde usar alambre ER 308L si.
- Para soldar AISI 316 corresponde utilizar alambre ER 316Lsi.
- Un material de aporte que también podrías utilizar es ER309L; este material de aporte está indicado para la soldadura de aceros disímiles, incluso aceros inoxidables con aceros al carbono.
Para buscar el mejor material de aporte, existe un diagrama llamado diagrama de Schaeffler, mediante el cual, ingresando la composición química de ambos materiales a soldar obtendremos el cromo equivalente y el níquel equivalente, obteniendo un punto en la gráfica que nos servirá para orientarnos en la correcta selección del material de aporte.
En muchos casos se requiere el uso de metal de relleno (en forma de varilla en TIG o hilo en MAG), así como gas de protección para soldar. Para hacer la elección correcta, se recomienda consultar con su proveedor de metal de aporte y de gas, especificando el proceso elegido, con el fin de definir la pareja ideal para el éxito de su proyecto de soldadura.
Maquinaria y Parámetros de Soldadura
Como se mencionó anteriormente, las máquinas para soldar acero inoxidable tendrán diferentes características dependiendo del proceso que se elija. Actualmente, pueden encontrarse maquinarias para distintas necesidades, lo que garantiza una soldadura original y fácil de ejecutar.
- Soldador manual de arco: es el más utilizado y funciona a 220 V.
- Soldador de arco con gas inerte: es muy fácil de utilizar y muy rápido, por lo cual se pueden soldar varias piezas en un lapso corto. No suele emplearse en el exterior, puesto que es muy pesado por su gran tamaño.
- Las soldadoras inversoras: son mucho más pequeñas, de modo que se pueden transportar y, además, operar a 220 V. Este método moderno reduce los tiempos y tiene un mejor rendimiento. Asimismo, las inversoras consumen menos energía eléctrica y pesan poco, por lo cual es más cómodo utilizarlas.
Los amperios miden la cantidad de intensidad de una corriente eléctrica. Para soldar acero inoxidable se requieren diversos amperajes, dependiendo del tipo de electrodo. Por ejemplo, se requiere una corriente de aproximadamente 300-350 amperios para un electrodo de 1/16 pulg., según el gas protector y el tipo de alambre de acero inoxidable que se utilice. El DCEP (electrodo positivo de corriente continua) se utiliza para la mayoría de las soldaduras de acero inoxidable.
En soldaduras a tope cuadradas, se debe usar una tira de respaldo para evitar que el metal de soldadura se caiga. Las técnicas de derecha son beneficiosas cuando se suelda con una pistola semiautomática. Para placa de soldadura de ¼ pulg. y más gruesa, la pistola debe moverse hacia adelante y hacia atrás en la dirección de la articulación y, al mismo tiempo, moverse ligeramente de un lado a otro. El proceso de transferencia de cortocircuito más económico para material más delgado debe usarse en la posición superior y horizontal para, al menos, la raíz y las primeras pasadas. Se recomiendan las unidades de suministro de energía con controles de pendiente, voltaje e inductancia para la soldadura de acero inoxidable con transferencia de cortocircuito. La soldadura de revés suele ser más fácil en las soldaduras de filete y dará como resultado una soldadura más ordenada. Se debe utilizar soldadura de derecha para soldaduras a tope. Las soldaduras de las esquinas exteriores se pueden hacer con un movimiento recto. Debe usarse un ligero movimiento hacia atrás y hacia adelante a lo largo del eje de la articulación.
Soldabilidad de Diferentes Grados de Acero Inoxidable
En función del grado de inoxidable, la soldabilidad con los diferentes procesos de soldadura industrial es diferente. Se recomienda consultar con el suministrador de material base o hilo de aportación los posibles requerimientos de soldabilidad que dependerá del material seleccionado. En la tabla siguiente se muestran las recomendaciones genéricas para los grados de inoxidable más usados:
| Grado de acero | Características principales | Recomendaciones de soldabilidad |
|---|---|---|
| Austeníticos | Poseen entre 4 % y 12 % de ferrita delta. Resistentes a la fisuración en caliente. | No precalentar. Temperatura entre pasadas máx. 150 °C. Dilución inferior al 40 %. |
| Superausteníticos | Alta resistencia a la corrosión. Juntas amagnéticas. Alta tendencia a la fisuración en caliente. | Energía máx. 15 KJ/cm. Sin precalentamiento; pasadas máx. 130 °C. No oscilar. |
| Duplex | Estructuras hasta 250 °C. Fragilización a 475 °C. | Dilución < 40 %. Minimizar absorción de hidrógeno. Sin precalentamiento. |
| Ferríticos | Pérdida de resistencia al impacto por crecimiento de grano sobre 950 °C. | Energía lo más baja posible. Precalentamiento 200-300 °C. Recocido a 750 °C necesario. |
| Martensíticos (Cr) | Soldabilidad limitada. Riesgo de fisuración en frío. | Precalentamiento 200-300 °C. Recocido a 750 °C. |
Ahora que cuentas con la información necesaria, puedes elegir el proceso que más se adecúe a tus necesidades y soldar tus productos de acero.
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