ES2283962T3 - Procedimiento de soldadura hibrida arco-laser de aceros ferriticos. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de soldadura híbrida con la utilización de un haz láser combinado con un arco eléctrico con aporte de hilo de soldadura fusible y de gas de protección, en el que dicho hilo se funde mediante el citado haz láser y/o el citado arco eléctrico con el fin de realizar una unión de soldadura sobre al menos una pieza de acero que se ha de soldar, que se caracteriza porque la citada junta de soldadura contiene de 30 a 1000 ppm en peso de titanio, al menos el 0, 7% en peso de manganeso, de 50 a 1000 ppm en peso de oxígeno, y menos del 10% en peso de níquel.
Description
Procedimiento de soldadura híbrida
arco-láser de aceros ferríticos.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de soldadura híbrida láser-arco de
aceros ferríticos utilizando un hilo de aporte, y a una soldadura
obtenida con tal procedimiento híbrido, es decir, un procedimiento
de soldadura que hace uso simultáneamente de un arco eléctrico y de
un haz láser que se combinan uno con el otro.
Las soldaduras realizadas mediante soldadura
híbrida láser-arco sobre aceros ferríticos, tales
como los aceros C-Mn definidos por la norma EN
10025, los aceros micro-aleados definidos por la
norma EN 10113, o incluso los aceros conocidos como
"templados-revenidos" según la norma EN 10137,
presentan con frecuencia bajas características de elasticidad o, de
forma más general, de tenacidad a baja temperatura en el metal
fundido, así como valores de dureza en esta misma zona muy superior
a la de los metales de baja.
Estas características metalúrgicas mediocres
limitan en gran medida la extensión de la soldadura híbrida
láser-arco a ciertos sectores de la industria, en
particular a los sectores de la construcción naval, de la
fabricación y la colocación de tubos para el transporte de
productos petrolíferos, de las prospecciones mar adentro...
Este problema se deriva del hecho de que estos
aceros han sido equilibrados químicamente para conferirles las
propiedades mecánicas previstas teniendo en cuenta su procedimiento
de elaboración, es decir, las condiciones de laminación y de
enfriamiento posterior, o incluso del tratamiento térmico que
experimentan durante su fabricación, por ejemplo en forma de chapas
o de tubos.
En efecto, las propiedades mecánicas de un acero
resultan, por una parte, de su composición química y, por otra
parte, de su microestructura.
La microestructura de un acero y de la misma
manera de una soldadura, es decir, del metal fundido constituido
por el metal depositado y por el metal de base fundido durante la
ejecución de la soldadura, se desarrolla durante el enfriamiento
desde el estado austenítico a alta temperatura hasta la temperatura
ambiente.
De ahí que, para un análisis químico dado, esta
microestructura y por consiguiente las propiedades mecánicas del
acero (o de la soldadura), están en función de las condiciones de
enfriamiento.
Si se considera por ejemplo un acero que
contiene alrededor del 0,12% en peso de carbono, con una baja
velocidad de enfriamiento, su estructura está compuesta
esencialmente por ferrita, es decir, átomos de hierro apilados
según una estructura cristalográfica cúbica centrada, y por un bajo
porcentaje, típicamente del orden del 13%, de perlita, es decir,
láminas alternas de ferrita y de cementita que consiste en carburo
de hierro Fe_{3}C al 6,66% de carbono. Su dureza Vickers es
entonces de alrededor de 130, y su resistencia a la rotura es del
orden de 400 a 500 MPa.
Por el contrario, este mismo acero tendrá una
estructura martensítica, es decir, una solución sólida sobresaturada
de carbono en el hierro cúbico centrado, y una dureza Vickers del
orden de 400, mientras que su carga a la rotura será de 1300 a 1400
MPa si se somete a un enfriamiento extremadamente rápido a partir
del estado austenítico (alta temperatura).
Para velocidades de enfriamiento comprendidas
entre estos dos extremos, se observará que se desarrollan
estructuras mixtas compuestas por martensita, bainita inferior,
bainita superior, y ferrita + perlita, a las que corresponderán
propiedades mecánicas intermedias.
Los diagramas de transformación en enfriamiento
continuo, denominados normalmente "diagramas TRC", que son
bien conocidos por los metalúrgicos, indican las diversas
microestructuras que se desarrollan, así como las durezas que les
corresponden según la velocidad de enfriamiento para un acero dado,
y las condiciones estándar de austenitización para este acero, a
saber la temperatura (generalmente 50ºC por encima del punto de
transformación completa en austenita) y la duración de la
austenitización (generalmente 30 minutos).
Tales diagramas muestran por otra parte que para
un acero dado, la separación de propiedades mecánicas entre la
estructura martensítica y la estructura ferrita + perlita es tanto
más importante cuanto más elevado es su valor en carbono. Éstos
muestran también, si se comparan los diagramas de aceros de diversas
composiciones, que las velocidades de enfriamiento que generan las
diferentes microestructuras citadas anteriormente son una función
del conjunto de elementos de aleación del acero.
En efecto, todos los elementos de aleación
tienen una influencia sobre la templabilidad, es decir, la aptitud
de un acero para adquirir una estructura totalmente martensítica,
así como también sobre la velocidad crítica de temple que es la
velocidad de enfriamiento mínima desde el estado austenítico que
permite obtener una estructura 100% martensítica.
El contenido de carbono, además de tener un
papel sobre la templabilidad, condiciona también las propiedades
mecánicas de las diversas estructuras.
Los procedimientos de soldadura híbrida
láser-arco, debido a la gran densidad de potencia
que se les asocia y a las velocidades de soldadura elevadas que
permiten alcanzar, las cuales son con frecuencia más elevadas que
en soldadura láser solamente, conducen a velocidades de enfriamiento
muy rápidas.
De ello resulta entonces que con los aceros
denominados ferríticos, la microestructura de la soldadura es muy
diferente de la del metal de base, lo que conduce en esta zona a
características de dureza y de tracción mucho más elevadas que las
de los aceros ensamblados, así como también a una ductilidad y una
tenacidad de la junta soldada muy bajas para muchas
aplicaciones.
Este fenómeno puede ser atenuado con la adición
de un metal de aporte en forma de hilo "frío", es decir, un
hilo de soldadura dividido a nivel del plano de unión de las chapas,
inmediatamente corriente arriba del impacto del haz láser y del
arco utilizados durante la soldadura híbrida
láser-TIG o plasma, o en forma de hilo electrodo
consumible cuando el procedimiento es un híbrido láser/MIG o
MAG.
En efecto, en función del tipo, se intenta
ajustar la templabilidad del metal fundido disminuyendo con
frecuencia su contenido en elementos de aleación con relación al
metal o metales de base, así como también, en el caso de los aceros
muy dulces, es decir, que tienen un límite de elasticidad inferior a
240 ó 280 MPa, aumentándolo.
En los dos casos, se pretende ajustar la
templabilidad del metal fundido para que, bajo el efecto del ciclo
térmico generado por la soldadura híbrida, desarrolle una
microestructura menos frágil.
Sin embargo, este procedimiento resulta con
frecuencia insuficiente puesto que, con los procedimientos de
soldadura láser híbridos, la proporción de metal de aporte en el
metal fundido es con frecuencia del orden del 20% en peso, y supera
raramente el 40% en peso, lo que, aunque se utilicen los hilos menos
cargados de elementos de aleación disponibles comercialmente, es
decir hilos al 0,5% en peso de manganeso por ejemplo, no permite
rebajar suficientemente la templabilidad del metal fundido como para
evitar la formación de estructuras duras y frágiles en el caso de
aceros que, sin esta adición, conducen ya a una estructura dura y
frágil.
Por otra parte, en el caso de aceros muy dulces
para los que se puede desear aumentar la templabilidad para evitar
la formación de una estructura basta y frágil, el aporte de un hilo
más cargado de elementos de aleación que el metal a soldar, con el
fin de obtener en el metal fundido una estructura más fina, no
supondría ya en ese caso una solución satisfactoria puesto que este
afinamiento de la estructura va acompañado de un fuerte aumento de
la dureza y no conduce de hecho más que a una baja disminución de la
fragilidad.
El documento
DE-A-4006167 considerado
principalmente como la técnica anterior más próxima, enseña un
procedimiento de soldadura láser de acero que permite soldar los
dos bordes longitudinales de una hoja metálica con el fin de
obtener un tubo soldado, y divulga en combinación las
características de la reivindicación 1.
Por otra parte, el documento
US-A-5.744.782 propone un
procedimiento de soldadura por arco con hilo fusible de aceros de
alta resistencia, cuyo hilo electrodo contiene hierro, carbono,
manganeso, níquel, molibdeno, silicio, cobre y boro.
El problema que se plantea entonces consiste en
mejorar los procedimientos de soldadura híbrida
láser-arco de manera que se puedan obtener
soldaduras cuya microestructura esté casi exenta de
micro-constituyentes duros y frágiles, es decir,
que presente propiedades mejoradas en términos de elasticidad y más
en general de tenacidad, así como características de tracción más
en relación con las de los metales de base, en particular un
alargamiento incrementado, una resistencia a la rotura y un límite
de elasticidad más bajos, pero en todo caso manteniéndose
superiores a las de los materiales ensamblados.
Dicho de otro modo, la invención pretende
mejorar las propiedades de las juntas de soldadura obtenidas por
soldadura híbrida láser-arco con soporte de hilo
fusible y de gas de asistencia.
La solución de la invención consiste en un
procedimiento de soldadura híbrida que hace uso de un haz láser
combinado con un arco eléctrico con aporte de hilo de soldadura
fusible y de gas de protección, en el que dicho hilo se funde por
medio del citado haz láser y/o del citado arco eléctrico de manera
que se realiza una junta de soldadura sobre al menos una pieza de
acero a soldar, que se caracteriza porque la citada junta de
soldadura contiene entre 30 y 1000 ppm en peso de titanio, al menos
el 0,7% en peso de manganeso, entre 50 y 1000 ppm en peso de
oxígeno, y al menos el 10% de níquel.
Según sea el caso, el procedimiento de la
invención puede comprender una de las características técnicas
siguientes:
- la o las piezas son de acero ferrítico,
- la junta de soldadura tiene una
microestructura de tipo ferrita acicular,
- la soldadura comprende de 30 a 800 ppm de
titanio y/o de 100 a 450 ppm de oxígeno, con preferencia de 50 a
500 ppm de titanio y/o de 120 a 350 ppm de oxígeno,
- la soldadura comprende de 0,7 a 2% en peso de
manganeso y/o al menos 1500 ppm en peso de aluminio, con preferencia
de 0,8 a 1,7% de manganeso y/o menos de 500 ppm de aluminio, con
preferencia incluso menos de 300 ppm de aluminio,
- la soldadura comprende aluminio y oxígeno en
proporciones tales que: [A]/[O] < 2,5, donde [A] es la proporción
ponderal de aluminio y [O] es la proporción ponderal de oxígeno,
con preferencia [A]/[O] < 1,5,
- la soldadura comprende menos del 0,6% de
molibdeno, menos de 80 ppm de boro, menos del 1% de silicio, menos
del 0,20% de carbono, menos del 0,035% de azufre, y menos del 0,035%
de fósforo, con preferencia menos del 0,3% de molibdeno, menos de
50 ppm de boro, el 0,1 al 0,6% de silicio y del 0,03 al 0,13% de
carbono,
- la soldadura comprende menos de 0,07% de
niobio, menos de 0,07% de vanadio, de 1 a 200 ppm de nitrógeno, y
menos del 1% de cromo, con preferencia menos de 100 ppm de
nitrógeno, menos de 0,03% de niobio, menos de 0,05% de vanadio y
menos de 0,3% de cromo,
- el gas de asistencia del haz láser y/o el gas
de protección del arco consisten en una mezcla gaseosa que contiene
oxígeno hasta un 20% en volumen y/o CO_{2} hasta un 40% en
volumen,
- el gas de asistencia del haz láser es una
mezcla gaseosa que contiene, además, al menos un gas inerte, con
preferencia helio, argón o sus mezclas,
- el hilo fusible es un hilo macizo o un hilo
forrado que contiene al menos un elemento elegido entre titanio,
manganeso, hierro, níquel, y eventualmente boro, molibdeno, carbono
o cromo.
El hilo de soldadura macizo o forrado,
susceptible de ser utilizado en un procedimiento de soldadura
híbrida láser/arco con aporte de hilo de soldadura fusible y de gas
de protección según la invención, comprende de 100 a 10000 ppm de
titanio, de 50 a 5000 ppm de oxígeno, hasta 1500 ppm de boro, y el
resto está constituido esencialmente por hierro.
En particular, el hilo contiene uno o más
elementos de aleación de aceros ferríticos elegidos entre el
manganeso, el silicio, el molibdeno, el níquel y el carbono.
Más en general, las soldaduras efectuadas
mediante los procedimientos convencionales de soldadura por arco
pero sin láser, pueden presentar diversas microestructuras entre las
que se encuentra la denominada ferrita acicular que posee
excelentes propiedades de tenacidad.
Este tipo de microestructura es específica de
las soldaduras y no se encuentra jamás en los aceros, incluso
cuando se les somete a condiciones de enfriamiento similares a las
de las soldaduras.
Por el contrario, en las soldaduras, puede
aparecer una microestructura de ese tipo, en ciertos casos, para
una gama muy amplia de velocidades de enfriamiento a partir del
estado austenítico, y que comprende aquellas que, en el caso de los
aceros convencionales, conducen a estructuras de temple de tipo
martensita y/o bainita inferior que son duras y frágiles, como se
recuerda en el documento de Antunes M., Bonnet C., "Aplicación de
un ensayo de templabilidad a la búsqueda de factores que tengan
alguna influencia sobre la formación de ferrita acicular",
jornadas de información de metalurgia de la zona fundida, Sociedad
Francesa de Metalurgia/Sociedad de Ingenieros Soldadores - Sección
Sudeste, conferencia nº 9, Publicación de la Soldadura Autógena,
1981.
La ferrita acicular no existe en el metal
fundido más que en presencia de determinadas inclusiones que sirven
de gérmenes intra-granulares para la ferrita cuando
se produce la transformación de la austenita durante el
enfriamiento.
Se sabe que la presencia de estas inclusiones
depende del contenido de oxígeno de la zona fundida pero, para que
exista germinación intra-granular de la ferrita con
el enfriamiento, parece necesario que esas inclusiones complejas
presenten localmente en su superficie óxido de titanio TiO o un
óxido de titanio/manganeso MnTi_{2}O_{4}, como describe
Blondeau R., "Metalurgia y mecánica de la soldadura", Hermes
Science, Lavoisier 2001, página 162.
Está entonces claro que el titanio juega un
papel fundamental.
Sin embargo, no es suficiente con tener un
mínimo de titanio, típicamente algunas decenas de ppm en peso, para
que éste se encuentre bajo una u otra de las formas deseadas.
En efecto, también es indispensable que la
cinética de las reacciones de óxido-reducción que
conducen a la formación de las inclusiones, permita alcanzar este
resultado.
Así, además del contenido de titanio y del
contenido de oxígeno, la naturaleza y la cantidad del conjunto de
elementos desoxidantes, es decir, los elementos que tienen una
fuerte afinidad por el oxígeno, tales como el aluminio, el silicio,
el calcio..., presentes eventualmente en el metal fundido, también
van a intervenir y a tener un impacto no despreciable sobre la
microestructura resultante, y todo esto, cualquiera que sea el
origen de estos elementos: hilo, metal de base o gas.
Además, también debe intervenir el contenido de
nitrógeno puesto que, si el titanio y el aluminio están ávidos de
oxígeno, estos elementos presentan también una fuerte afinidad por
el nitrógeno, si bien el nitrógeno, así como todos los elementos
que son ávidos, tales como el boro, el vanadio, el niobio..., van a
interferir en las reacciones de óxido-reducción y a
condicionar la aparición en el metal fundido de las inclusiones
necesarias para la transformación de la austenita en ferrita
acicular.
Sin embargo, el metal fundido resultante de la
soldadura híbrida láser-arco con o sin metal de
aporte, no reúne por lo general las condiciones necesarias para la
germinación de la ferrita acicular, si bien presenta, con
frecuencia, una microestructura martensítica o martensita/bainita
dura y frágil, incompatible con un gran número de aplicaciones.
Teniendo en cuenta lo que antecede, la solución
de la invención que permite paliar estos problemas consiste en
aportar, durante la soldadura híbrida láser-arco, en
el metal fundido por la inclinación del hilo o, con preferencia, de
la pareja hilo/gas, los elementos que permiten la formación de
inclusiones favorables a la germinación de la ferrita acicular.
Sin embargo, para hacer todo esto, hay que tener
en cuenta el hecho de que lo que importa al final es el análisis
químico del metal fundido, el cual resulta de una mezcla entre el
metal de base y el metal depositado por la pareja hilo/gas
utilizada, expresándose la proporción de uno y otro generalmente en
soldadura mediante la tasa de dilución que es la proporción de
metal de base en el metal fundido; siendo la proporción en peso, en
volumen o en superficie evaluada a partir de una macrografía debido
a que se trata de una proporción y que las densidades del metal de
base y del metal depositado son casi las mismas.
De este modo, si se utiliza por ejemplo una
soldadura cuyo índice de dilución es del 80% en peso, el contenido
de cada uno de los elementos en el metal fundido será igual al 80%
del contenido de este elemento en el metal de base al que se añade
el 20% de este mismo elemento en el metal depositado por el hilo o
por la pareja hilo/gas.
Lo que antecede demuestra que el problema es
extremadamente complejo.
Sin embargo, los ensayos efectuados en el marco
de la presente invención y que se proporcionan en lo que sigue a
título ilustrativo, muestran que es posible proponer soluciones que
funcionan en la mayor parte de los casos, es decir, que conducen a
la formación de microestructuras no frágiles en el metal depositado,
ajustando las proporciones de determinados elementos particulares
en el seno de la soldadura, así como controlando de igual modo sus
proporciones relativas en los materiales de aporte, en particular a
través de la pareja hilo/gas.
Los aceros actuales tienen un contenido de
oxígeno muy bajo, generalmente menor de 30 ppm en peso, y contienen
con mayor frecuencia un contenido residual de aluminio, típicamente
del orden de 100 a 500 ppm en peso, aunque este elemento se utiliza
como elemento de calmado, durante la elaboración de estos
aceros.
Por todo ello, todo el oxígeno presente en estos
aceros se encuentra en forma de inclusiones de aluminatos, los
cuales no son susceptibles de servir como germen para la ferrita
acicular.
Incluso aunque se añada titanio por medio del
hilo de aporte, éste no puede encontrarse en forma de óxidos
necesarios para la germinación de la ferrita acicular puesto que el
aluminio es más reactivo que el titanio frente al oxígeno y por la
propia elaboración de los aceros, está siempre en exceso con
relación al oxígeno residual del
acero.
acero.
Si se desea estar en condiciones de formar
óxidos de titanio en el metal fundido, hace falta imperativamente
aumentar su contenido en oxígeno con relación al del metal de base,
de manera que, incluso después de la reacción con el aluminio, se
mantenga el oxígeno en exceso con el fin de que pueda reaccionar con
el titanio.
Se pueden utilizar varios medios de manera
independiente o conjunta para aportar oxígeno al metal fundido:
- el gas de asistencia utilizado para la
soldadura láser puede contener oxígeno o CO_{2}, descomponiéndose
este último con liberación de oxígeno en función de las altas
temperaturas existentes en las proximidades del metal líquido
durante la ejecución de la soldadura, y/o
- el hilo de aporte de tipo macizo o forrado,
cuyo contenido en oxígeno puede ser mucho más importante que el del
metal de base; así, un hilo macizo puede contener varias centenas de
ppm de oxígeno, y un hilo forrado puede contener varios millares,
y/o
- el gas de protección utilizado para la parte
"arco", en el caso de la soldadura híbrida arco/láser, según
la concepción del equipo de soldadura híbrida, puede ser o no
diferente del gas de protección que asiste al haz láser.
La figura 1 muestra la evolución de la soldadura
híbrida arco/láser, de manera más precisa de la soldadura híbrida
MAG/láser de CO_{2}, del contenido de oxígeno en el metal fundido
en función de su contenido de oxígeno en el helio, así como el
contenido de oxígeno en el metal fundido para la mezcla He + 8%
CO_{2} (% en volumen) utilizando en todos los casos una potencia
ya sea de 6 kW, o ya sea de 8 kW, y el mismo metal de aporte
constituido por un hilo macizo de diámetro 1,2 mm y de tipo G2Si
según la norma EN 440.
Los ensayos han sido realizados sobre un espesor
soldado de 6 mm, a una velocidad de soldadura de 1 m/min a 6 kW, y
1,7 m/min a 8 kW, para un caudal de gas de 30 l/min, para una
velocidad de hilo de 14 m/min, una intensidad de
370-390 A y una tensión de 39-42
V.
Según se aprecia en la figura 1, la proporción
de oxígeno del metal fundido de una soldadura obtenida mediante
soldadura híbrida arco-láser, aumenta cuando el
contenido de oxígeno en el gas de asistencia aumenta.
También se aprecia, como en el caso de la
soldadura láser sola o de la soldadura de arco sola, que la
sustitución del oxígeno por CO_{2} en un valor equivalente,
conduce a un menor aumento del contenido de oxígeno en el metal
fundido.
Pruebas complementarias realizadas en paralelo,
muestran que la cantidad de oxígeno que se ha de respetar en las
soldaduras está comprendida entre aproximadamente 50 y 1000 ppm,
pero posteriormente se verá que el límite inferior está en función
del contenido de aluminio del metal fundido. El límite superior
resulta del hecho de que el aumento del valor de oxígeno se traduce
en un aumento de la densidad de inclusiones en la soldadura, lo que
genera una disminución de la energía de ruptura a nivel dúctil
(véase el documento R. Blondeau: "Metalurgia y mecánica de la
soldadura", Hermes Science, Lavoisier 2001). Resulta por lo tanto
inútil introducir más oxígeno que la cantidad necesaria para la
obtención de las inclusiones indispensables para la germinación de
la ferrita acicular.
El titanio, al ser indispensable para que las
inclusiones jueguen efectivamente el papel de gérmenes para la
transformación de la austenita en ferrita acicular durante el
enfriamiento de la soldadura, resulta necesario que se aporte por
medio del hilo macizo o forrado si el metal de base, es decir la o
las piezas que se han de soldar, no contiene una cantidad
suficiente.
Así, se ha observado que, cualquiera que sea el
procedimiento de soldadura, no aparece ferrita acicular si el
contenido de titanio del metal fundido es inferior a 30 ppm en peso,
y que más allá de un cierto valor que puede variar entre alrededor
de 800 y 1000 ppm, la transformación en ferrita acicular queda
suprimida o se deteriora considerablemente.
Se hace por tanto necesario que el metal
fundido, es decir, la mezcla del metal de base y del metal
depositado en proporción al índice de dilución, contenga entre 30 y
1000 ppm de titanio, con preferencia entre 50 y 800 ppm en
peso.
Idealmente, es necesario que la composición
química del metal depositado, la cual resulta de la composición
química del hilo utilizado y de las reacciones con el gas de
asistencia láser y/o de protección del arco (véase la figura 1 y la
tabla 5), contenga una cantidad de titanio suficiente para que,
cuando el metal depositado procedente de la fusión del hilo se
mezcle con el metal de base en proporción correspondiente al índice
de dilución, la mezcla así obtenida contenga un valor de titanio
comprendido entre alrededor de 30 y 1000 ppm.
En la práctica, dado que la gama de contenido de
titanio aceptable es relativamente amplia, alcanzar este objetivo
es relativamente simple puesto que la mayor parte de los metales de
base no contienen titanio, y para los otros, su contenido es
generalmente inferior a 200 ó 250 ppm.
En estas condiciones, se aprecia que si se
utiliza un hilo equilibrado químicamente para depositar, con el gas
utilizado, un metal que contenga entre 150 y 1000 ppm en peso de
titanio, la mezcla con el metal de base tendrá un contenido de
titanio comprendido en el dominio requerido para la transformación
en ferrita acicular para un índice de dilución comprendido entre el
80% y el 0%, si se suelda un acero que no contenga titanio, y
cualquiera que sea el índice de dilución si se suelda un acero que
contiene típicamente menos de 800 ppm.
El análisis del metal depositado no es jamás
idéntico al análisis del hilo, y el coeficiente de transferencia de
los diversos elementos, es decir la relación entre el contenido de
este elemento en el metal depositado y su contenido en el hilo, es
función de todos los elementos presentes en el hilo, así como
también, para algunos elementos, de la naturaleza del gas de
protección.
De este modo, si se desea tener 200 ppm de
titanio en el metal depositado, el contenido en el hilo no será el
mismo según sean los otros elementos presentes, tales como C,
Mn...
Dicho de otro modo, para que el contenido de
titanio en el metal fundido esté comprendido entre 30 y 1000 ppm,
con preferencia entre 50 y 800 ppm, hace falta entonces, si el metal
de base diluido en el metal fundido no permite alcanzar el valor
mínimo, aportar el titanio necesario por medio del hilo de aporte
teniendo en cuenta el índice de dilución, tal y como se ha
explicado anteriormente, así como también el coeficiente de
transferencia de titanio entre el hilo y el metal depositado, siendo
el coeficiente de transferencia la relación entre el contenido de
titanio del metal depositado y el del hilo utilizado. Este
coeficiente es siempre inferior a 1, y por otra parte es más bajo
cuanto más importante sea el poder de oxidación del gas utilizado,
es decir, cuanto más oxígeno y/o CO_{2} contenga el gas de
protección del arco en el caso de la soldadura híbrida
arco-láser.
La templabilidad es una noción bien conocida por
los metalurgistas, que traduce la aptitud de un acero para adquirir
una estructura 100% martensítica.
La templabilidad puede estar caracterizada
principalmente por la velocidad crítica de temple, la cual es la
velocidad de enfriamiento a partir del estado austenítico (alta
temperatura: en general, superior a 900ºC para los aceros
encontrados en soldadura), la más lenta que permite conferir al
acero considerado una estructura 100% martensítica.
La misma puede ser evaluable a partir de
diagramas de transformaciones en enfriamiento continuo (TRC) que
traducen en forma gráfica las diversas transformaciones
estructurales que experimenta un acero en función de la velocidad
de enfriamiento desde el estado austenítico.
Cuanto más se decala el diagrama TRC hacia la
derecha (tiempo largo), en los ejes de temperatura/tiempo, menos
grande es la velocidad crítica de temple y mas elevada es la
templabilidad presentada por el acero.
Si se reúnen las condiciones para que las
inclusiones puedan ser activas en cuanto a los gérmenes para la
transformación de austenita en ferrita acicular en una soldadura, lo
que depende en particular de los equilibrios en cuando a titanio,
aluminio, oxígeno..., tal y como se ha explicado anteriormente, es
necesario también, para que aparezca esta microestructura, que la
austenita no se haya transformado previamente en producto de
descomposición que se forma a una determinada temperatura superior a
la de la ferrita acicular, sabiendo que la ferrita acicular se
forma por enfriamiento entre 550 y 450ºC.
En efecto, algunos otros componentes
microestructurales, tales como la ferrita de widmanstatlen, perlita
o bainita granular, pueden aparecer a temperaturas superiores.
Resulta por tanto necesario que el metal fundido
tenga una templabilidad suficiente para evitar la transformación de
la austenita a una temperatura superior a 550ºC, en las condiciones
de enfriamiento propias de las soldaduras láser o híbrida
arco/láser.
Dicho de otro modo, hay que intentar que la
templabilidad del metal fundido, resultante de la mezcla del metal
de base y del metal depositado en función del índice de dilución, no
sea demasiado baja para evitar que la austenita se transforme en
constituyentes bastos y por tanto poco elásticos con anterioridad a
que se alcance el dominio de temperatura que permita la
transformación en ferrita acicular (por debajo de 550ºC), ni
demasiado grande con el fin de evitar que la austenita se
transforme en martensita comprendida en presencia de inclusiones
favorables a la germinación de la ferrita acicular.
La composición química del hilo de aporte que
tiene influencia evidentemente en la templabilidad del metal
fundido, debe estar por tanto equilibrada teniendo en cuenta a
partir del análisis del metal de base, del índice de dilución, y de
los coeficientes de transferencia de los diversos elementos
químicos, que, al igual que para el titanio, con una función del
poder de oxidación de la mezcla gaseosa por la que transitan las
gotas de metal desde el hilo hacia el baño de fusión, durante la
soldadura.
Aunque los ciclos térmicos generados por la
soldadura híbrida arco-láser sean muy rápidos en
comparación con los ciclos térmicos generados por los
procedimientos de soldadura más clásicos de tipo MIG/MAG, arco
sumergido, plasma..., en el marco de la invención, no se ha
observado nunca la formación de ferrita acicular en los cordones
obtenidos mediante el procedimiento híbrido
arco-láser cuyo contenido en manganeso sea inferior
al 0,7%.
Convendrá por tanto respetar, en el metal
fundido, un valor mínimo en cuanto a manganeso del 0,7%, con
preferencia al menos el 1%.
Por otra parte, se ha observado que la presencia
de elementos de aleación complementarios, tales como molibdeno,
níquel, cromo o boro, aumenta generalmente la proporción de ferrita
acicular en el metal fundido, siendo esto particularmente
pronunciado para el boro sobre todo cuando se asocia al molibdeno,
pero las adiciones demasiado importantes pueden ser perjudiciales
puesto que una templabilidad demasiado fuerte del metal fundido
conducirá a una estructura martensítica dura y frágil incluso
aunque estén presentes las inclusiones necesarias para la
germinación de la ferrita acicular.
La distinción realizada entre el boro y el
molibdeno con relación a los otros elementos de la aleación, se
explica por el hecho de que la acción de estos elementos sobre la
templabilidad es más importante sobre las transformaciones que se
producen a alta temperatura, es decir a más de 550ºC, lo que
corresponde a la parte alta de los diagramas TRC, que sobre las que
se producen a temperatura más baja, es decir, a menos de 550ºC.
De este modo, además del contenido mínimo en
manganeso del 0,7%, con preferencia del 1%, podría ser interesante
introducir boro y/o molibdeno en el metal fundido con el fin de
aumentar la proporción de ferrita acicular en la soldadura, y por
la misma razón las elasticidades a baja temperatura.
Los experimentos realizados en el marco de la
presente invención, han demostrado que también es necesario, para
obtener una estructura rica en ferrita acicular en la soldadura, y
también buenas tenacidades a baja temperatura, que la relación Al/O
sea inferior a 2,5, con preferencia inferior a 1,5.
En efecto, para obtener buenos valores de
tenacidad a baja temperatura en una soldadura obtenida mediante el
procedimiento híbrido arco/láser, y evitar durezas demasiado
elevadas en el metal fundido, hay que formar en el metal fundido
inclusiones susceptibles de servir de gérmenes para que la
transformación de la austenita por enfriamiento produzca ferrita
acicular y, según se ha indicado anteriormente, estas inclusiones de
óxidos ricos en titanio, no pueden formarse más que si todo el
oxígeno presente en el metal fundido no está ligado integralmente
al aluminio cuya reactividad, frente al oxígeno, es superior a la
del titanio. La experiencia muestra que éste no es el caso salvo
que la relación ponderal Al/O en el metal fundido sea inferior a
2,5.
Para satisfacer esta condición, el aluminio
procedente esencialmente de la dilución del metal de base en la
soldadura, conviene enriquecer el metal fundido en oxígeno por medio
del hilo, del gas de soldadura, o de la combinación de hilo/gas
utilizada durante la soldadura láser/arco.
Los ensayos realizados en el marco de la
presente invención (véase lo que sigue), muestran que los excelentes
resultados de ductilidad, tenacidad y elasticidad, sin durezas
excesivas, se obtienen en las soldaduras realizadas mediante la
utilización de un procedimiento híbrido arco-láser,
cuando el análisis del metal fundido, es decir, de la soldadura,
contiene los elementos dados en la tabla 1 que sigue (los valores
están expresados en proporción ponderal).
\vskip1.000000\baselineskip
Sin embargo, las soldaduras presentan mejores
características cuando contienen los elementos de la tabla 1 en las
proporciones preferentes de la tabla 2 que sigue (los valores están
expresados en proporción ponderal).
\vskip1.000000\baselineskip
Las gamas analíticas de las tablas 1 y 2
corresponden al metal fundido que resulta del análisis del metal de
base o de los metales de base si se ensamblan por soldadura dos
piezas de aceros diferentes, y del metal depositado dependiendo del
hilo, del gas o de la pareja hilo/gas, y teniendo en cuenta el
índice de dilución.
En la práctica, para satisfacer estas horquillas
y obtener una soldadura según la invención, conviene proceder como
sigue:
Se determina la composición del metal de base
que constituye las piezas a ensamblar (o la pieza si se trata de
soldar los bordes de un tubo), o una composición correspondiente a
la media de los dos metales de base si las piezas son de aceros
diferentes.
Se evalúa el índice de dilución, es decir, la
proporción del metal de base en la soldadura a realizar.
Se determina a continuación la composición del
metal a depositar (pareja hilo/gas) para que la mezcla de metal de
base + metal depositado conduzca a una composición del metal
fundido, es decir de la soldadura, en las gamas de las talas 1 ó 2
anteriores, teniendo en cuenta el índice de dilución evaluado.
De ese modo, por ejemplo, si el contenido en
manganeso (Mn) del metal de base es del 1% y el índice de dilución
se estima en un 80%, la horquilla preferente (véase la tabla 2) en
cuanto a manganeso para el metal fundido comprendida entre el 0,8 y
el 1,5% se respeta si el valor de manganeso del metal depositado
(pareja hilo/gas) está comprendido entre 0 y 3,5% puesto que, para
un valor en Mn del 1% en el metal de base (es decir, en el acero de
las piezas que se van a soldar) y un índice de dilución del 80%, se
obtendrá una soldadura, es decir un metal fundido, que contiene el
80% del Mn procedente del metal de base y por lo tanto el 20% del Mn
procedente del metal depositado (pareja
hilo/gas).
hilo/gas).
Así, para obtener una soldadura que contenga el
0,8% de Mn (valor bajo de la gama de la tabla 2), conviene entonces
utilizar un hilo (metal depositado) exento de Mn, es decir, sin Mn.
Dicho de otro modo, en este caso, todo el manganeso que se
encuentre en la soldadura procede únicamente del acero de las piezas
a soldar.
Por el contrario, para obtener una soldadura que
contenga el 1,5% de Mn (valor alto de la gama de la tabla 2),
conviene utilizar una pareja hilo/gas que conduzca a un metal
depositado que contenga alrededor del 3,5% de Mn, puesto que, en
este caso, el manganeso que se encuentre en la soldadura procederá
en un 80% del acero de las piezas a soldar (es decir, el 0,8% sobre
el 1,5% deseado) y en un 20% de la pareja hilo/gas (es decir, el
0,7% sobre el 1,5% deseado).
Se puede realizar un cálculo análogo para cada
uno de los elementos químicos a introducir en la soldadura, lo que
permite definir de forma precisa la composición del metal a
depositar, es decir, de la pareja hilo/gas, en función de las
piezas a soldar.
Se debe apreciar que, dado que el índice de
dilución, es decir, la proporción de metal de base en el metal
fundido de las soldaduras láser con hilo de aporte, es en general
del orden de un 60 a un 80%, el metal depositado por la pareja
hilo/gas, y por tanto el hilo de aporte, debe contener muy poco o,
por el contrario, una cantidad elevada de manganeso, según sea el
contenido en manganeso del metal o metales de base, y con mayor
frecuencia fuertes contenidos en titanio y boro con relación a las
gamas previstas para el metal fundido, con el fin de que el bajo
porcentaje de metal depositado en la soldadura permita alcanzar las
mejores gamas de valores recomendadas para estos elementos en
la
soldadura.
soldadura.
Por otra parte, con relación a los elementos Cr,
N, V y Nb, en la práctica, existe un interés muy bajo en tener
estos elementos en la soldadura.
Sin embargo, su presencia es casi inevitable en
virtud de la dilución con el metal de base que contiene, con
frecuencia, varios de ellos, o porque éstos se encuentran presentes
como impurezas residuales inevitables en los metales a ensamblar o
en producto de aporte (caso del nitrógeno, por ejemplo).
Conviene por lo tanto intentar que estos valores
sean tan bajos como sea posible, y que no excedan nunca los valores
máximos dados en las tablas 1 y 2 que anteceden.
Por otra parte, en relación con el elemento Ni,
el contenido máximo del 10% dado en la tabla 1 corresponde al caso
muy particular de los aceros con un 9% de níquel.
Cuando se sueldan tales aceros con contenido muy
elevado en níquel, se asegura previamente que el contenido en
oxígeno no sea demasiado elevado y, en su caso, se ajusta este
contenido en oxígeno para hacerlo compatible con la soldadura de
este tipo de acero al níquel, es decir, que preferentemente se
trabaja con valores de oxígeno próximos al valor bajo de la gama de
oxígeno de la tabla 1.
Salvo estos aceros con un fuerte contenido en
níquel, los aceros más clásicos podrán ser soldados eficazmente
respetando unos contenidos de níquel máximos en la soldadura del
orden de un 2 a un 3% en peso, aproximadamente.
Teniendo en cuenta lo que antecede, se han
puesto de manifiesto gamas de composiciones del metal a depositar
por la pareja hilo/gas que permiten obtener las composiciones del
metal fundido de la soldadura de las tablas 1 ó 2. Estas gamas se
dan en la tabla 3.
El metal depositado debe tener, con preferencia,
un análisis metalúrgico que corresponda con la parte alta de las
gamas de composición, cuando el índice de dilución de metal de base
en la soldadura es elevado (> 85%). Por el contrario, su
análisis debe corresponder más bien a la parte baja de las gamas
indicadas cuando el índice de dilución es significativamente más
bajo, por ejemplo del 75% o menos.
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\vskip1.000000\baselineskip
Por otra parte, como se ha mencionado
anteriormente, el análisis del metal depositado por la pareja
hilo/gas utilizada durante la soldadura híbrida
arco-láser depende del análisis del hilo y del poder
de oxidación de la mezcla gaseosa, lo que condiciona los
coeficientes de transferencia de los diversos elementos de aleación
contenidos en el
hilo.
hilo.
En el caso de la soldadura híbrida
arco-láser, ya sea de tipo TIG o ya sea de plasma,
el metal de aporte es aportado en forma de un hilo fusible
frío.
En este caso, los intercambios químicos son
relativamente débiles y solamente se aprecian diferencias
significativas en lo que se refiere al contenido en oxígeno que
puede ser aumentado en relación al del hilo cuando éste no contiene
más que una cantidad baja (hilos macizos cuyo contenido en oxígeno
es inferior a 150 ppm), o disminuido cuando el hilo contiene mucho
como es, por ejemplo, el caso de algunos hilos forrados de tipo
"Metal cored". Por el contrario, los contenidos de manganeso,
silicio y titanio son siempre más bajos en el depósito que en el
hilo, siendo la separación tanto más grande cuanto más importante
sea el potencial de oxidación del gas de asistencia láser, a saber
el contenido de oxígeno y/o de CO_{2}.
Se debe apreciar que en soldadura TIG y de
plasma, no se pueden utilizar gases de protección oxidantes puesto
que en caso contrario se destruiría el electrodo de tungsteno.
Sin embargo, en caso de que el quipo de
soldadura híbrida permita tener dos aportes de gas distintos, uno
de asistencia del haz láser y otro para el arco TIG o plasma, el gas
de asistencia láser puede ser diferente y por lo tanto contener
oxígeno, puesto que, en este caso, este gas oxidante no está en
contacto directo con el electrodo de tungsteno.
De igual modo, se puede utilizar también una
antorcha de plasma de doble flujo o TIG de doble flujo, es decir,
antorchas con dos circuitos de gas, en las que el gas central o gas
plasmágeno no contiene oxígeno, mientras que el gas anular puede
contenerlo puesto que no está en contacto directo con el
electrodo.
En soldadura híbrida GMAW/láser, se activa una
transferencia de gotas de metal líquido desde el extremo del hilo
fusible hacia el baño líquido a través del arco, lo que implica
intercambios químicos mucho más intensos y pérdidas de elementos
mucho más pronunciadas.
Ejemplos de transferencia química al arco en
función de la naturaleza y de la proporción de los componentes
oxidantes del gas de protección con diferentes tipos de hilos, se
proporcionan en la tabla 4, la cual da los análisis de hilos y del
metal depositado, obtenidos con estos hilos utilizando gases de
protección que tienen diferentes componentes oxidantes en soldadura
híbrida MAG/láser.
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Los contenidos de impurezas residuales no han
sido incluidos en la tabla 4. Por otra parte, los hilos marcados
como MCx son hilos forrados sin escoria, y los hilos marcados como
Fx son hilos macizos.
Los resultados consignados en la tabla 4
muestran muy claramente que el análisis del metal depositado es
siempre significativamente diferente del análisis del hilo
utilizado, siendo la amplitud de las separaciones una función de la
naturaleza y de la calidad de los gases oxidantes presentes en la
mezcla gaseosa en la que emane el arco.
Cuanto más oxidante es la mezcla gaseosa, más
importantes son las pérdidas de elementos que tengan una fuerte
afinidad por el oxígeno, tales como el manganeso, silicio,
titanio..., mientras que el contenido de oxígeno en el metal
depositado puede aumentar o disminuir con relación al del hilo
utilizado según sea el contenido de oxígeno de este hilo.
En lo que se refiere al carbono, el resultado es
diferente según sea la naturaleza del gas oxidante y la
concentración en carbono del hilo utilizado.
Cuando el elemento oxidante es el oxígeno, se
observa siempre una disminución del contenido en carbono del metal
depositado con relación al del hilo, disminución tanto más
importante cuando más grande sea el valor en oxígeno del gas de
protección.
Cuando el elemento oxidante es CO_{2}, el
metal depositado se enriquece en carbono con relación al hilo si
éste tiene un contenido muy bajo en carbono. Por el contrario, se
observa una disminución del contenido de carbono en el depósito si
el contenido en carbono del hilo es elevado.
El punto de equilibrio, es decir, el contenido
en carbono del hilo que conduce a un contenido idéntico en el
depósito, es una función creciente del contenido en CO_{2} del gas
de protección, y se sitúa en las proximidades del 0,08% en peso del
hilo para un contenido en CO_{2} del 20% en volumen.
Los ejemplos que siguen ilustran las reglas
enunciadas anteriormente, las cuales permiten mejorar las
propiedades de las uniones soldadas mediante el procedimiento
híbrido MAG/láser.
Los tres ensayos han sido efectuados con chapas
de 8 mm de espesor de un mismo lote, cuyo análisis químico se ha
recogido en la tabla 6.
\newpage
Estos ensayos se distinguen, por una parte, por
la naturaleza del gas de protección, y por otra parte, por la
naturaleza del hilo de aporte utilizado. En los 3 casos, la potencia
de tiro del láser de CO_{2} utilizado ha sido de 8 kW, la
velocidad de soldadura de 2,1 m/min, y los parámetros del arco
eléctrico han sido ajustados para obtener el mismo índice de
depósito cualquiera que sea el hilo utilizado. En efecto, según se
ha indicado anteriormente, se han utilizado dos hilos para estos
ensayos, los cuales tenían un diámetro de 1,2 mm, pero uno de ellos
era un hizo macizo y el otro un hilo forrado de polvos metálicos
(tipo "Metal cored"). Estos hilos no tienen la misma densidad,
lo que impone utilizar una velocidad de hilo más importante para el
hilo forrado que para el hilo macizo si se desea tener el mismo
índice de depósito con los dos hilos.
Esta diferencia entre el hilo forrado y el hilo
macizo implica también que las intensidades que permiten obtener
estos mismos índices de depósito no son idénticas: un hilo forrado
que tiene una resistencia eléctrica más grande que un hilo macizo
de igual diámetro, presenta una velocidad de fusión para una
intensidad dada que es más grande que la del hilo macizo (la
corriente pasa por la envolvente del hilo forrado el cual tiene,
bien entendido, una sección más baja que la del hilo macizo de igual
diámetro, y por lo tanto una resistencia más elevada).
Por todo ello, la intensidad de la corriente
necesaria para fundir la misma masa de hilo por unidad de tiempo
(índice de depósito) es más baja para el hilo forrado que para el
hilo macizo. Los parámetros eléctricos han sido también ajustados
para obtener la misma longitud de arco cualquiera que sea el gas de
protección empleado; esto implica utilizar una tensión de soldadura
un poco más grande cuando el gas de protección no contiene ningún
compuesto activo, es decir, oxígeno en este caso.
El conjunto de condiciones de soldadura de las
juntas J27, J29 y J34 constituye el objeto de la tabla 5.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
\newpage
Los análisis químicos de las chapas utilizadas,
de los hilos y de las tres soldaduras, se han recogido en la tabla
6, así como los valores de dureza en el metal de base y en las
soldaduras.
En esta tabla 6, la comparación de las
soldaduras J34 y J27 muestra que la adición de un componente
oxidante al gas de protección conduce a un aumento del contenido en
oxígeno del metal fundido, lo que se traduce en una disminución
neta de su dureza, la cual se aproxima así a la del metal de base y
confiere a la junta soldada propiedades más homogéneas.
Se comprueba también, comparando la junta J29
que se ha obtenido al combinar el gas oxidante con el hilo forrado
MC20 con la junta J27 obtenida utilizando el hilo macizo FA7
asociado al mismo gas oxidante, que, aunque el hilo forrado MC20
esté bastante más cargado en manganeso que el hilo macizo FA7, los
contenidos de manganeso de las soldaduras J27 y J29 son de hecho
similares. Esto resulta del hecho de que el hilo forrado contiene
mucho más oxígeno que el hilo macizo, y que este oxígeno reduce
significativamente la transferencia de manganeso desde el hilo
hasta el metal depositado.
Se aprecia por lo tanto que, con relación al
hilo macizo F7A, el hilo forrado contiene titanio y boro que se
encuentra en parte en la junta J29, proviniendo la separación entre
el hilo y la unión no sólo del coeficiente de transferencia de
estos elementos que es muy inferior a la unidad, sino también de la
dilución con el metal de base, estando compuestas las juntas
soldadas, por una parte, por el metal de base y, por otra parte, por
el metal depositado en proporción al índice de dilución tal y como
se ha explicado anteriormente.
Se observa, por último, que a pesar de esta
presencia complementaria de titanio y de boro, elementos que tienen
como efecto aumentar la templabilidad del acero, la dureza de la
junta soldada J29 es ligeramente inferior a la de la junta J27 que
no los contiene.
Todo esto está en perfecta coherencia con lo que
antecede, y traduce de hecho la evolución de la microestructura de
la junta soldada en virtud de la presencia de oxígeno que aumenta el
índice de inclusiones y disminuye así la templabilidad atrapando
una parte de los elementos de aleación (Juntas J34 y J27), y de la
presencia de titanio que permite que estas inclusiones jueguen el
papel de gérmenes para la transformación de la austenita en ferrita
acicular en el transcurso del enfriamiento cuando la relación Al/O
es inferior a 2,5 (junta J27 y J29), lo que se puede comprobar en
la figura 2, la cual presenta la macrografía, las estructuras, y
también las durezas de estas 3 juntas.
En la figura 2, se han presentado también los
valores de elasticidad a -40ºC, medidos con probetas reducidas
Charpy-V de 5x10 mm, sin que el espesor de las
chapas ensambladas permita utilizar probetas estándar de 10x10
mm.
Estos valores de elasticidad a -40ºC, como
curvas de transición representadas en la figura 3, ilustran la
mejora de la tenacidad de las juntas soldadas, cuando se aumenta el
contenido de oxígeno del metal fundido, y se permite la
transformación de la austenita en ferrita acicular aportando titanio
y oxígeno, y respetando la relación Al/O indicada anteriormente,
revelándose estas 3 condiciones como indispensables para la
germinación de esta ferrita acicular cuya fineza constituye el
origen de las buenas propiedades de tenacidad.
Claims (12)
1. Procedimiento de soldadura híbrida con la
utilización de un haz láser combinado con un arco eléctrico con
aporte de hilo de soldadura fusible y de gas de protección, en el
que dicho hilo se funde mediante el citado haz láser y/o el citado
arco eléctrico con el fin de realizar una unión de soldadura sobre
al menos una pieza de acero que se ha de soldar, que se
caracteriza porque la citada junta de soldadura contiene de
30 a 1000 ppm en peso de titanio, al menos el 0,7% en peso de
manganeso, de 50 a 1000 ppm en peso de oxígeno, y menos del 10% en
peso de níquel.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, que
se caracteriza porque la, o las piezas, son de acero
ferrítico y/o la junta de soldadura tiene una microestructura del
tipo de la ferrita acicular.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 ó 2, que se caracteriza porque la
soldadura comprende de 30 a 800 ppm de titanio y/o de 100 a 450 ppm
de oxígeno, con preferencia de 50 a 500 ppm de titanio, y/o de 120
a 350 ppm de oxígeno.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, que se caracteriza porque la
soldadura comprende del 0,7 al 2% de manganeso, y/o menos de 1500
ppm de aluminio, con preferencia de 0,8 a 1,7% de manganeso y/o
menos de 500 ppm de aluminio, con preferencia incluso menos de 300
ppm de aluminio.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, que se caracteriza porque la
soldadura comprende aluminio y oxígeno en proporciones tales que:
[A]/[O] < 2,5, donde [A] es la proporción ponderal de aluminio,
y [O] es la proporción ponderal de oxígeno, con preferencia [A]/[O]
< 1,5.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, que se caracteriza porque la
soldadura incluye menos del 0,6% de molibdeno, menos de 80 ppm de
boro, menos del 1% de silicio, menos de 0,20% de carbono, menos de
0,035% de azufre y menos de 0,035% de fósforo, con preferencia menos
de 0,3% de molibdeno, menos de 50 ppm de boro, de 0,1 a 0,6% de
silicio y de 0,03 a 0,13% de carbono.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, que se caracteriza porque la
soldadura comprende menos de 0,07% de niobio, menos de 0,07 de
vanadio, de 1 a 200 ppm de nitrógeno, y menos de 1% de cromo, con
preferencia menos de 100 ppm de nitrógeno, menos de 0,03% de niobio,
menos de 0,05% de vanadio, y menos de 0,3% de cromo.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, que se caracteriza porque el gas de
asistencia del haz láser y/o el gas de protección del arco es una
mezcla gaseosa que contiene oxígeno hasta un 20% en volumen, y/o
CO_{2} hasta un 40% en volumen.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, que
se caracteriza porque el gas se asistencia del haz láser es
una mezcla gaseosa que contiene, además, al menos un gas inerte, con
preferencia helio, argón o sus mezclas.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 9, que se caracteriza porque el hilo
fusible es un hilo macizo o un hilo forrado que contiene al menos
un elemento elegido entre titanio, manganeso, hierro, níquel y
eventualmente boro, molibdeno, carbono o cromo.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 10, que se caracteriza porque el hilo
comprende de 100 a 10000 ppm de titanio, de 50 a 5000 ppm de
oxígeno, hasta 1500 ppm de boro, y el resto está esencialmente
constituido por hierro.
12. Procedimiento según la reivindicación 11,
que se caracteriza porque el hilo contiene uno o más
elementos de aleación de los aceros ferríticos elegidos entre el
manganeso, el silicio, el molibdeno, el níquel y el carbono.
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