El acero inoxidable es cada vez más popular como material de fabricación. En 2016 se fabricaron 45,8 millones de toneladas métricas de acero inoxidable en todo el mundo. Para 2018, ese número aumentó a 50,7 millones. Con una cantidad cada vez mayor de acero inoxidable en el mercado, la soldadura de acero inoxidable también se ha incrementado. El material es fuerte y de aspecto atractivo, pero se sabe que es difícil trabajar con él. ¿Cómo puedes dominar la soldadura de acero inoxidable? Manténganse al tanto.
¿Cómo se suelda el acero inoxidable? Existen muchos métodos para soldar acero inoxidable, incluidos MIG, GTAW, TIG y soldadura con varilla. Hay ventajas y desventajas de todos los métodos, pero antes de decidir, primero deberá determinar con qué tipo de acero inoxidable está trabajando. El acero inoxidable puede ser austenítico, martensítico, ferrítico, dúplex o endurecido por precipitación.
Comprender los diferentes métodos y materiales para soldar acero inoxidable puede ayudarlo a obtener resultados mucho mejores. Cubriremos los métodos y los materiales. Pero primero, hablemos de por qué querría usar acero inoxidable en primer lugar.
¿Por qué acero inoxidable?
El acero inoxidable ha ganado popularidad en gran parte debido a su hermosa apariencia. El acero inoxidable es increíblemente brillante y tiene un acabado reflectante como un espejo. Este material se ve atractivo en numerosas aplicaciones, incluidos utensilios de cocina, electrodomésticos, joyería y decoración del hogar.
El acero inoxidable, sin embargo, es más que una cara bonita. El material es fuerte, duradero y adaptable. Tiene una fuerte resistencia a la corrosión. Las aplicaciones de acero inoxidable están diseñadas para durar. El material también es bastante manejable, por lo que es fácil de usar para una gran cantidad de aplicaciones. Es esta propiedad adaptable y su resistencia a la corrosión lo que realmente hace que sea más difícil trabajar con él.
Para evitar contaminar la aleación y hacer que pierda sus propiedades más atractivas, debe asegurarse de que todas sus herramientas y su espacio de trabajo estén totalmente limpios y libres de desechos. Esto agrega un poco de preparación adicional y un proceso más complicado que soldar otros metales. Sin embargo, la resistencia y la apariencia del acero inoxidable correctamente tratado hacen que valga la pena el esfuerzo extra.
Tipos de acero inoxidable
Antes de que pueda comenzar a soldar, debe comprender el material con el que está trabajando. El acero inoxidable no es un material único, sino un término genérico para una gama de diferentes aleaciones de metales. Todos los tipos de acero inoxidable compartirán algunas características definitorias, incluidas las que ya hemos discutido, pero cada uno tiene su propio carácter único y es posible que deba trabajarlo de manera diferente.
austenítico
El acero inoxidable austenítico, también llamado serie 300, es el acero inoxidable más común utilizado para soldar. Esto se debe a que es relativamente fácil de trabajar. El acero austenítico es moldeable, altamente resistente a la corrosión, no magnético y tiene una alta resistencia a la tracción. Los aceros austeníticos contienen altos niveles de cromo y níquel y bajos niveles de carbono.
La gama de aceros austeníticos se distinguen por su estructura de grano cúbica centrada en las caras (FCC). En esta estructura, hay un átomo en cada cara, así como uno en cada esquina del cubo. Este tipo de estructura cristalina se forma cuando hay una gran cantidad de níquel (8-10 por ciento) en una aleación de acero con 18 por ciento de cromo.
Cuando se suelda con acero inoxidable austenítico, es importante que el material de aporte coincida con el metal base. Por ejemplo, cuando suelde con 304L, use 304L para el relleno y la base. Después de la soldadura, el acero austenítico se puede trabajar en frío para mejorar la resistencia y la durabilidad.
Aplicaciones por grado de acero
304 y 304L (grado estándar):
- tanques
- Recipientes y tuberías de almacenamiento de líquidos corrosivos
- Equipos de minería, químicos, criogénicos, de alimentos y bebidas y farmacéuticos
- Cuchillería
- Arquitectura
- Fregaderos
309 y 310 (grados altos de cromo y níquel):
- Componentes del horno
- Componentes del horno
- componentes del convertidor catalítico
318 y 316L (grados con alto contenido de molibdeno):
- Tanques de almacenamiento de productos químicos
- recipientes a presión
- tubería
321 y 316Ti (grados “estabilizados”):
- poscombustión
- Súper calentadores
- Compensadores
- Fuelles de expansión
Serie 200 (calidades bajas en níquel):
- Lavavajillas y lavadoras
- Cubiertos y utensilios de cocina
- Tanques de agua internos
- Arquitectura interior y no estructural
- Equipos de alimentos y bebidas
- Partes de automóvil
ferrítico
El acero inoxidable ferrítico, o serie 400, es otro acero muy popular que se utiliza para soldar. El acero ferrítico es conocido por tener buena ductilidad, ser resistente a la corrosión y resistente al agrietamiento. El acero ferrítico tiene un alto contenido de cromo, bajo contenido de carbono y contiene poco o nada de níquel.
A diferencia de los aceros austeníticos, los aceros ferríticos tienen una estructura de grano cúbica centrada en el cuerpo (BCC). La estructura cristalina está compuesta por un cubo de átomos, con un átomo en el centro. Esta estructura es la que le da al acero ferrítico sus propiedades magnéticas.
El acero ferrítico es generalmente muy soldable y trabajable. No requiere ningún tratamiento térmico previo o posterior a la soldadura. Si el acero ferrítico se mezcla con estructuras martensíticas, puede requerir un tratamiento térmico posterior a la soldadura para restaurar la ductilidad. Estos metales no pueden ser endurecidos por tratamiento térmico. Pueden trabajarse en frío y suavizarse mediante recocido. Planifique hacer coincidir el material de relleno con el material base.
Hay cinco grados de acero inoxidable ferrítico. Hay tres familias de acero ferrítico de grado estándar: 409/410L, 430 y 430Ti/439/441, así como dos familias de aceros de grado especial: 434/436/444 y 446/445/447.
Aplicaciones por grado de acero
Grupo 1 (Tipo 409/410L)
- Sistemas de escape de automóviles
- tubo de escape automotriz
- Carcasas de convertidores catalíticos
- Contenedores
- Autobuses
- Marcos de monitores LCD
Grupo 2 (Tipo 430)
- Reemplazo para grado austenítico 304
- Electrodomésticos interiores
- Fregaderos de cocina
- Cubiertos y otros utensilios de cocina
- Paneles de interior
Grupo 3 (Tipo 430Ti/439/441)
- Reemplazo para grado austenítico 304
- Fregaderos
- Tubos de escape
- Sistemas de escape
- Lavadoras
Grupo 4 (Tipo 434/436/444)
- Tanques de agua caliente
- Calentadores solares de agua
- Partes del sistema de escape
- Hervidores eléctricos
- elementos del horno de microondas
- Entornos exteriores corrosivos
Grupo 5 (Tipo 445/446/447)
- Entornos costeros y de alta mar altamente corrosivos
Dúplex
El acero inoxidable dúplex o austenítico-ferrítico está hecho de una mezcla aproximadamente igual de aceros austeníticos y ferríticos, lo que proporciona algunas de las propiedades de cada uno. El acero dúplex tiene buenas propiedades mecánicas, por lo que es fácil de trabajar y soldar, así como una gran resistencia a la corrosión. Cuando se trata de agrietamiento por corrosión bajo tensión, el dúplex es uno de los mejores materiales disponibles.
Debido a que el dúplex está hecho de una mezcla de metales austeníticos y ferríticos, su estructura de grano tiene una mezcla de estructuras cúbicas centradas en las caras y centradas en el cuerpo.
Los aceros dúplex son fuertes y duros. Los aceros inoxidables dúplex tienen aproximadamente el doble de límite elástico que sus contrapartes de grado austenítico. Esto significa que en la construcción se puede utilizar un material de calibre significativamente más delgado. Menos peso de material puede proporcionar la misma o mayor resistencia y soporte.
Aplicaciones por grado de acero
Dúplex Estándar (Rango PREN 28-38)
- Procesamiento, transporte y almacenamiento de productos químicos: recipientes a presión, tanques, tuberías e intercambiadores de calor
- Equipos de exploración y procesamiento de petróleo y gas: tuberías, tubos e intercambiadores de calor
- Entornos marinos y otros con alto contenido de cloruro
- Sistemas de lavado de efluentes
- Industria de pulpa y papel: digestores, equipos de blanqueo y sistemas de manejo de existencias
- Tanques de carga para barcos y camiones.
- Equipo de procesamiento de alimentos
- Plantas de biocombustibles
Súper-dúplex (Gama PREN 38-45)
- Almacenamiento y transporte de petróleo y gas.
- Almacenamiento de productos químicos
- Producción de petróleo en alta mar en aguas profundas
Grados Lean Duplex (Rango PREN 22-27)
- Construcción y edificación
- Puentes
- Recipientes a presión
- Columnas
martensítico
El acero martensítico se utiliza por su alta durabilidad y resistencia al desgaste. El metal es resistente a la corrosión (aunque menos que otros grados de acero inoxidable) y puede someterse a un tratamiento térmico después de la soldadura a niveles de dureza variables, lo que le otorga un alto grado de flexibilidad y una amplia gama de aplicaciones.
El grado básico de acero martensítico, 410, fue creado por Harry Brearly en 1913. Este fue el primer acero inoxidable o “acero inoxidable” jamás producido. El acero inoxidable martensítico ocupa un lugar importante en la historia de los aceros inoxidables.
Al tener poco o nada de níquel, el acero martensítico contiene una gran cantidad de cromo y puede tener un alto o bajo contenido de carbono. El acero inoxidable martensítico se puede endurecer mediante tratamiento térmico después de la soldadura. El enfriamiento y el alivio de tensión o el enfriamiento y templado son buenas formas de lograr esto.
Preparación/Conceptos básicos
Para que tenga éxito en la soldadura de acero inoxidable, es importante que comience preparando adecuadamente sus soldaduras y su espacio de trabajo. Ser descuidado en el lado de la preparación puede conducir a soldaduras que no están completamente unidas, mayor probabilidad de agrietamiento o rotura, oxidación del metal o reducción de las propiedades deseables en el metal.
Limpie su espacio de trabajo y el metal base
Es absolutamente crucial que su espacio de trabajo, el metal base y las herramientas estén libres de desechos o polvo de metal y virutas sobrantes de otros proyectos. El polvo de acero al carbono, incluso suspendido en el aire, puede oxidar y corroer el acero inoxidable. Es recomendable realizar la soldadura de acero al carbono y la soldadura de acero inoxidable en áreas completamente separadas.
Frote la superficie de su metal base con un cepillo de alambre para asegurar una superficie limpia para que se adhiera la soldadura. La aplicación de una capa de acetona puede limpiar químicamente cualquier residuo restante. Una vez que haya limpiado el metal base, comience a soldar lo antes posible para evitar que el aire se acumule en la superficie. El metal base también se puede cepillar, desengrasar, decapar o esmerilar para preparar completamente la superficie para la soldadura.
Para limpiar su metal base, siga estos pasos:
Usa las herramientas adecuadas
Porque el acero inoxidable puede ser muy sensible incluso a la menor cantidad de acero al carbono. Es importante tener un conjunto separado de herramientas para cada material. Si ha usado un cepillo o un martillo en acero al carbono, no puede usarlo para soldar acero inoxidable. La contaminación cruzada de su metal mediante el uso de las mismas herramientas resultará en soldaduras oxidadas.
Seguridad
Al soldar, manipulará metal a temperaturas extremadamente altas. No se puede exagerar la importancia de tomar las precauciones de seguridad adecuadas. Use ropa protectora en todas las partes de su cuerpo. Use una máscara de soldar que le permita ver lo que está haciendo mientras evita el brillo cegador del arco de soldadura.
Algunos procesos de soldadura generarán humos peligrosos. Asegúrese de trabajar en un área bien ventilada y use una campana extractora cuando sea necesario. Tomarse el tiempo para asegurarse de que está debidamente preparado para cualquier posible problema de seguridad garantizará que permanezca seguro e ileso mientras suelda.
Diseño Conjunto
Antes de comenzar a soldar, debe determinar qué tipo de soldadura realizará. Elegir el diseño de junta correcto garantizará una soldadura fuerte y duradera. Al trazar el diseño de su junta, querrá considerar la accesibilidad de la junta, el grosor del metal, la posición de soldadura y la resistencia final requerida. Hay cinco tipos básicos de soldadura que se pueden usar en infinitas combinaciones.
Junta de soldadura en T
Una soldadura en T se forma cuando el borde angosto de un componente se coloca plano contra el borde ancho de otro, formando dos ángulos de 90 grados. Este tipo de soldadura se utiliza cuando se suelda una tubería o un tubo contra una placa base.
Junta de soldadura de vuelta
Una soldadura de traslapo se usa cuando dos componentes se colocan planos uno contra el otro. Esta junta se usa con mayor frecuencia cuando se sueldan piezas de dos espesores diferentes. Se puede realizar una soldadura de traslapo en uno o ambos lados.
Junta de soldadura de borde
Una soldadura de borde se usa cuando dos componentes se colocan uno al lado del otro y se sueldan en el mismo borde. Esta soldadura es más común en uniones donde una pieza de lámina de metal se despega de otra lámina. A veces, cuando los componentes son más pesados, se agregará metal de relleno para derretir o fusionar el borde por completo, creando una placa fuertemente reforzada.
Junta de soldadura de esquina
Las soldaduras de esquina se forman cuando dos piezas se colocan una contra la otra en la esquina para formar una L. Esta es una de las uniones más comunes en la soldadura y se usa para crear bordes exteriores, cajas, marcos de cajas y similares.
Junta de soldadura a tope
Las soldaduras a tope, también conocidas como soldaduras de ranura cuadrada, se utilizan para unir dos componentes en sus extremos más estrechos. Esto se usa más comúnmente para soldar secciones de tubería, pero también se puede usar para bridas, válvulas, accesorios, etc.
Procesos de soldadura de acero inoxidable
Hay muchos procesos diferentes para soldar acero inoxidable. Cada proceso tiene sus propias fortalezas y debilidades. Comprender qué tipo de soldadura es apropiada para qué tipo de proyecto y cuál es el proceso general de cada uno lo ayudará a comprender mejor cómo abordar su proyecto. Exploraremos algunos de los procesos más comunes para soldar acero inoxidable.
MIG o GMAW
La soldadura con gas inerte metálico (MIG) o soldadura por arco metálico con gas (GMAW) es muy popular para la soldadura de placas de metal de calibre delgado. El proceso es semiautomático, lo que da como resultado soldaduras limpias y poca limpieza posterior a la soldadura. Con la soldadura MIG, el calor es producido por un arco entre el metal base y el metal de aporte alimentado continuamente.
Existen varios tipos de soldadura MIG, siendo los más comunes la transferencia por cortocircuito y la transferencia por rociado. Con la transferencia de cortocircuito, cada gota de metal interrumpe el arco y luego se reinicia, creando ráfagas rabiosas de arco. Esto hace que las soldaduras sean muy uniformes y fáciles de controlar y se usa para calibres más delgados que requieren una soldadura poco profunda.
En la transferencia por rociado, el metal se transporta a través del arco y finas gotas de metal se rocían sobre el metal base, formando eventualmente la soldadura.
Cuando suelde MIG, siga estos pasos:
GTAW o TIG
La soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW), también conocida como soldadura con gas inerte de tungsteno (TIG), es una de las formas más populares de soldadura de acero inoxidable. Esto se debe a su versatilidad y al magnífico aspecto de la soldadura terminada. Para soldaduras que se verán y necesitan verse bien, GTAW es una excelente opción.
La soldadura GTAW utiliza un electrodo de tungsteno no combustible para suministrar corriente al arco de soldadura. El relleno se utiliza para la acumulación y el refuerzo. No se requiere alambre de relleno para soldar con este método. La máquina TIG produce una antorcha eléctrica a medida que el soldador introduce la varilla de aporte en el charco fundido. Luego se aplica la antorcha a la soldadura.
La gran ventaja de la soldadura GTAW es que puede soldar a baja temperatura y controlar la cantidad de electricidad que ingresa al arco. Algunos soldadores incluso colocarán un pedal para tener un control aún mayor. Tener control directo sobre el calor puede permitirle al soldador un alto grado de precisión y flexibilidad en la soldadura.
Así es como soldar GTAW:
Stick Weld o SMAW
Stick Welding o soldadura por arco de metal blindado (SMAW) es el proceso de soldadura por arco más antiguo. Este proceso es completamente manual, lo que permite una amplia gama de flexibilidad al permitir soldar una amplia gama de materiales. La soldadura con electrodo revestido genera un arco entre un electrodo de metal cubierto y el metal base. La cubierta del electrodo proporciona protección.
La soldadura con varilla es una de las formas más populares de soldadura porque el equipo es el más económico, lo que la convierte en la técnica más accesible. Los electrodos pueden dar lugar a algunas imperfecciones, como recubrimiento de escoria y pérdida de fragmentos, que deberán eliminarse. Sin embargo, a pesar de esto, no se requiere una gran cantidad de procesamiento posterior.
Así es como se pega la soldadura:
FCAW
La soldadura por arco con núcleo fundente (FCAW) es similar a la soldadura MIG, pero en lugar de un consumible de alambre sólido, se usa un polvo de metal como material de relleno. Este tipo de soldadura proporciona protección, desoxidación y estabilización del arco. El polvo de metal está contenido dentro de un alambre hueco que permite que se alimente a la unidad de soldadura.
El blindaje proporcionado por el núcleo de fundente permite soldar al aire libre, en condiciones de viento, lo que puede ser difícil cuando se depende del blindaje del gas aplicado. FCAW es el más fácil y rápido de los procesos de soldadura manual.
Al soldar con FCAW, el electrodo crea un cortocircuito con el metal y se calienta hasta que el electrodo y el metal comienzan a fundirse. Este metal luego derretirá el núcleo de fundente, creando un escudo contra el aire. El soldador puede entonces controlar este proceso para soldar selectivamente el material.
Aquí está cómo hacerlo:
Envolver
Hay muchas cosas a tener en cuenta al soldar acero inoxidable. Hay muchos tipos diferentes de metal y muchos procesos diferentes a considerar. Con suerte, ahora está más preparado para abordar cualquiera que sea su próximo proyecto de soldadura.