ES2215245T5 - Gas de proteccion multiuso, multi-transferencia y multi-posicion para soldadura por arco. - Google Patents
Gas de proteccion multiuso, multi-transferencia y multi-posicion para soldadura por arco. Download PDFInfo
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN GAS PROTECTOR Y A UN PROCEDIMIENTO DE SU UTILIZACION EN LA SOLDADURA POR ARCO BAJO PROTECCION GASEOSA CON HILO FUSIBLE, CON HILO REVESTIDO COMPUESTO. EL GAS SE PRESENTA COMO UNA MEZCLA DE ARGON, DE HELIO Y DE DIOXIDO DE CARBONO, MEZCLADOS PARA FACILITAR LA TRANSFERENCIA DE LOS METALES EN CUALQUIER POSICION PREVISTA PARA LOS PROCEDIMIENTOS MENCIONADOS.
Description
Gas de protección multiuso,
multi-transferencia y multi-posición
para soldadura por arco.
Esta invención se refiere a la soldadura por
arco con núcleo de fundente y a la soldadura por arco con núcleo de
material compuesto, incluyendo el uso de una mezcla de gases de
protección para estos procedimientos.
Es bien conocido en la técnica de soldadura que
en la soldadura por arco metálico protegido, soldadura por arco
metálico con gas, soldadura por arco con núcleo de fundente y
soldadura por arco con núcleo de material compuesto, el gas de
protección puede afectar al procedimiento y a la calidad de la
soldadura resultante.
En estos procedimientos es práctica generalizada
emplear un gas de protección que tiene argón como su principal
ingrediente, el cual es un gas inerte. Mezclados con el argón
hay diversas mezclas de otros gases seleccionados del grupo que
consiste en oxígeno, dióxido de carbono y helio. Una descripción
detallada de gases de protección se puede encontrar en la
publicación ANSI/AWS, capítulo 5, pp. 10-94,
publicada por The American Welding Society bajo el título
"Recommended Practices for Shielding Gases For Welding and
Plasma Arc Cutting".
Los procedimientos fundamentales de soldadura,
en particular la soldadura por arco metálico con gas (GMAW, por sus
iniciales en inglés, gas metal arc
welding) y soldadura por arco con núcleo de fundente (FCAW,
por sus iniciales en inglés, flux cored arc
welding) se explican con detalle en el volumen 2, de la
octava edición del Welding Handbook, capítulos 4 y 5
respectivamente, publicado por The American Welding Society.
Según el Welding Handbook, existen diversas
mezclas de gases de protección que se han empleado en los
procedimientos de soldadura, que combinan básicamente transferencia
de metal de un electrodo consumible, siendo éste un electrodo de
varilla o alambre continuo, a un charco de soldadura para crear una
junta entre metales base preparados para ser unidos.
El procedimiento de soldadura por arco metálico
con gas (GMAW), es un procedimiento de soldadura por arco que
utiliza el establecimiento de un arco entre un electrodo metálico de
carga continua y el charco de soldadura. El procedimiento se
utiliza con protección proporcionada por una mezcla de gases, sin la
aplicación de presión. Las mezclas de gases de protección están
constituidas básicamente por argón con uno o más componentes, tales
como oxígeno, dióxido de carbono, helio o hidrógeno.
El procedimiento de soldadura por arco con
núcleo de fundente (FCAW) implica un arco entre un electrodo
metálico de carga continua y el charco de soldadura. El
procedimiento se utiliza con protección de un fundente contenido
dentro del electrodo tubular, con o sin protección adicional
proveniente de un gas externamente suministrado y sin aplicación de
presión. En el caso de soldadura por arco con núcleo de fundente que
utiliza gases de protección externos, los gases de protección son
básicamente argón con uno o más componentes seleccionados del grupo
que consiste en helio, oxígeno y dióxido de carbono.
EP 0 584 000 A1 divulga el uso de una mezcla de
gas de protección que comprende 5-15% en volumen de
He, 5-25% en volumen de dióxido de carbono y siendo
el resto Ar, para soldadura de arco con núcleo de fundente. No se
propone específicamente una mezcla que comprende 75% Ar, 15%
CO_{2} y 10% He.
La soldadura por arco con núcleo de material
compuesto (CCAW, por sus iniciales en inglés, composite
cored arc welding) se utiliza para describir
un procedimiento de soldadura por arco en el que, un alambre tubular
que tiene un centro lleno de polvo metálico se utiliza como el
material de electrodo. Este procedimiento también se basa en el uso
de gases de protección, para proteger el arco y el charco de
soldadura.
Los diversos proveedores de gases industriales y
fabricantes de suministros para soldadura, ofrecen numerosas
mezclas de gases de protección.
En particular, Air Products and Chemicals, Inc.
ha comercializado una mezcla de gases denominada Astec HP, para
alta deposición de metal y alta velocidad de avance del arco, en el
procedimiento de soldadura por arco metálico con gas, en posición
horizontal o plana. La composición ofrecida por esta compañía
contiene 65% en volumen de argón, 25% en volumen de helio y 10% en
volumen de dióxido de carbono. En particular, esta mezcla de gases
de protección dificulta el control del material fundido, mientras se
suelda en otras posiciones distintas a la posición horizontal o
plana. Además, con esta mezcla no se efectúa fácilmente una fina
transferencia por arco de corto circuito.
El documento de patente
US-A-4.871.898 describe un
procedimiento de soldadura por arco metálico con gas que emplea una
mezcla de gases de protección que consiste esencialmente en 2 a 12%
en volumen de dióxido de carbono, 20 a 45% en volumen de helio y el
resto argón. No se menciona el empleo de dicha mezcla de gases de
protección, en relación con otros procedimientos de soldadura por
arco.
Se ha descubierto que una mezcla de gases que
consiste en 68% en volumen de argón, 20% en volumen de helio y 12%
en volumen de dióxido de carbono, pueden satisfacer la necesidad
largamente sentida de tener una única mezcla de gases de protección
que se pueda utilizar con soldadura por arco con núcleo de fundente
y soldadura por arco con núcleo de material compuesto en cualquier
modo de transferencia de metal y en cualquier posición de
soldar.
soldar.
En un aspecto, la presente invención es un
procedimiento de soldadura por arco con núcleo de fundente en el
que, se mantiene un arco entre un electrodo de metal de carga
continua, que consiste esencialmente en un metal que contiene
materiales fundentes y un charco de soldadura con protección del
arco, con una mezcla de gases que consiste en 68% en volumen de
argón, 20% en volumen de helio y 12% en volumen de dióxido de
carbono.
En otro aspecto, la presente invención es un
procedimiento de soldadura por arco con núcleo de material compuesto
en el que, se mantiene un arco entre un electrodo metálico de carga
continua y un charco de soldadura con protección del arco, con una
mezcla de gases que consiste en 68% en volumen de argón, 20% en
volumen de helio y 12% en volumen de dióxido de carbono.
\vskip1.000000\baselineskip
Como es bien conocido en la técnica, es
convencional para usuarios de diversos procedimientos de soldadura,
tales como soldadura por arco metálico con gas (GMAW), soldadura por
arco con núcleo de fundente (FCAW) y soldadura por arco con núcleo
de material compuesto (CCAW) requerir y tener a disposición,
diferentes mezclas de gases para la protección requerida y así
poder utilizar estos procedimientos para producir soldaduras
aceptables.
La presente invención se centra alrededor de los
esfuerzos realizados por crear una mezcla de gases de protección y
uso de la mezcla de gases de protección, en diversos procedimientos
que presentan características de deposición de metal del tipo de
carga rápida, rápido seguimiento y rápida congelación durante el
procedimiento de soldadura. Las mezclas de gases de dióxido de
carbono, oxígeno y argón eran conocidas por presentar
características de carga rápida y rápido seguimiento. Sin embargo,
estas mezclas de gases no fueron tan eficaces en aplicaciones de
soldadura de tipo de rápida congelación. Además, para procedimientos
de soldadura por arco con núcleo de fundente, el porcentaje de
argón estaba, para todos los propósitos prácticos, limitado a
75%.
Por tanto, se hizo necesario crear una mezcla de
gases de protección que tenga las tres características antes
mencionadas cuando se utiliza en soldadura por arco con alambre de
núcleo de fundente y soldadura por arco con núcleo de material
compuesto y que cumpla las normas de aplicación de los diversos
organismos gubernamentales.
Diversos ensayos han llevado al descubrimiento
de una mezcla de gases de protección que tiene una composición
nominal de 68% en volumen de argón, 20% en volumen de helio y 12% en
volumen de dióxido de carbono y que proporciona excelentes
resultados en las tres características antes mencionadas, cuando el
gas de protección se utiliza para procedimientos de soldadura por
arco con núcleo de fundente y soldadura por arco con núcleo de
material
compuesto.
compuesto.
En un primer intento se utilizó con resultados
satisfactorios una mezcla que consistió en 67% de argón, 20% de
helio y 13% de dióxido de carbono. Después de una serie inicial de
ensayos, la composición preferida se ajustó hasta contener 68% en
volumen de argón, 20% en volumen de helio y 12% en volumen de
dióxido de carbono.
La mezcla de 68% en volumen de argón, 20% en
volumen de helio y 12% en volumen de dióxido de carbono, se sometió
a ensayo utilizando diversos procedimientos y diversas condiciones
de soldadura. Los resultados se especifican en la Tabla 1 a
continuación.
- (1)
- GMAW = soldadura por arco metálico con gas, CCAW = soldadura por arco con núcleo de material compuesto, FCAW = soldadura por arco con núcleo de fundente.
- MB* = Muy bien, MS** = Muy suave
- (2)
- Distinta de transferencia de corto circuito, transferencia por pulverización y transferencia por pulverización pulsada.
- (3)
- Primer paso hacia abajo, segundo y tercer paso hacia arriba.
- (4)
- Placa de acero dulce galvanizada
- (5)
- Placa de acero dulce galvanizada a metal pintado
- (6)
- Placa de acero dulce galvanizada a metal cubierto de óxido
- (7)
- Galga 16.
\vskip1.000000\baselineskip
De la tabla anterior es evidente que la
composición utilizada en los procedimientos según la presente
invención logra una única mezcla de gases para procedimientos de
soldadura altamente eficaces, a saber, soldadura por arco con
núcleo de material compuesto y soldadura por arco con núcleo de
fundente. Este gas de protección de acuerdo con la presente
invención, proporciona transferencia del metal mediante las diversas
técnicas de transferencia de metal y permite al usuario soldaduras
en múltiples posiciones y procedimientos. Asimismo, la mezcla de
gases de protección aquí descrita reduce la falta de fusión cuando
se utiliza en soldadura metálica con gas inerte (MIG, por sus
iniciales en inglés, metal inert gas).
Además, en los ensayos recogidos en la Tabla 1
se encontró que todas las muestras fueron muy atractivas para el
operario, proporcionándole fácil manejo y realización.
Una serie adicional de ensayos fue realizada por
posibles usuarios del gas y de los procedimientos de protección. Se
soldaron veintiséis muestras; 16 utilizando la composición en la
soldadura por arco metálico con gas, 6 utilizando la composición en
la soldadura por arco con núcleo de fundente y 4 utilizando la
composición en la soldadura por arco con núcleo de material
compuesto. Los usuarios valoraron la apariencia de la soldadura,
humectación de la soldadura, penetración de la soldadura, interés
del operario, facilidad de manejo y facilidad de realización al
utilizar la composición en los procedimientos enumerados. En todas
las 26 muestras, los resultados de la evaluación por expertos
soldadores llevaron a la conclusión que esta única composición aquí
descrita fue tan buena o mejor, cuando se utilizó en tres
procedimientos distintos, que las varias mezclas de gases de
protección requeridas previamente.
La composición utilizada en los procedimientos
de acuerdo con la presente invención reduce el número de gases de
protección o mezclas de gases requeridas por el usuario
disminuyendo, por tanto, el número de cilindros que un usuario
final necesita tener en almacén, al mismo tiempo que aumenta la
capacidad de rendimiento del usuario.
Para el fabricante de la mezcla de gases de
protección hay similares disminuciones en el número de cilindros
requeridos con el correspondiente aumento de la eficacia de plantas
trasvasadoras de los fabricantes.
La composición aquí descrita es también
respetuosa con el medio ambiente, puesto que disminuye la cantidad
de dióxido de carbono emitido a la atmósfera en comparación con
conocidas mezclas de gases utilizadas en estos procedimientos.
Habiendo así descrito la invención, se expone en
las reivindicaciones anexas lo que se desea conseguir mediante
patente de invención.
Claims (3)
1. Un procedimiento de soldadura por arco con
núcleo de fundente en el que se mantiene un arco entre un electrodo
de carga continua que consiste esencialmente en un metal que
contiene materiales fundentes y un charco de soldadura,
comprendiendo la mejora: proteger dicho arco con una mezcla de gases
de protección que consiste en 68% en volumen de argón, 20% en
volumen de helio y 12% en volumen de dióxido de carbono.
2. Un procedimiento de soldadura por arco con
núcleo de material compuesto en el que se mantiene un arco entre un
electrodo de soldadura y un metal base, comprendiendo la mejora:
proteger dicho arco con una mezcla de gases que consiste en 68% en
volumen de argón, 20% en volumen de helio y 12% en volumen de
dióxido de carbono.
3. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 2, en el que dicho electrodo es suministrado como un
alambre continuo.
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