La soldadura TIG de acero inoxidable es, en muchos sentidos, más fácil que la soldadura de acero dulce si sigue los pasos correctos. El charco es un poco más visible y controlable, además, este material proporciona una buena retroalimentación de clasificación de color para informarle si hizo un buen trabajo.
Este artículo te enseñará todo el proceso de soldadura TIG de acero inoxidable. Aprenderá los desafíos, los tipos de acero inoxidable, cómo configurar todo, desde gas hasta su máquina TIG y, finalmente, cómo poner todo en práctica para producir soldaduras TIG de alta calidad en este hermoso metal.
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¿Qué es lo desafiante de la soldadura de acero inoxidable?
El acero inoxidable es una aleación de hierro, carbono, níquel y cromo. Entonces, a diferencia del acero dulce (una aleación de hierro y carbono), el acero inoxidable no se corroe gracias al contenido de cromo.
Pero esta diferencia en la estructura química crea problemas específicos de soldabilidad.
Para empezar, el acero inoxidable retiene el calor. La unión fundida y la zona afectada por el calor (“HAZ”) no disipan el calor hacia el resto de la pieza soldada y el aire de manera tan eficiente como el acero dulce.
Pero, aquí es donde las cosas toman un giro para peor. Si el acero inoxidable se calienta lo suficiente como para someterse a un proceso de precipitación de carburos, perderá resistencia a la corrosión. Esto inutiliza el material y afecta gravemente su capacidad de carga.
Fuente de la imagen: https://www.ssina.com/education/corrosion/intergranular-corrosion/
La precipitación de carburos se ve así: el cromo y el carbono tienen una gran afinidad entre sí, pero están espaciados uniformemente en el material en condiciones normales. Sin embargo, el cromo y el carbono forman un carburo de cromo cuando se mantiene el acero inoxidable a temperaturas entre 800 y 1400 °F (426 y 760 °C).
Como resultado, el cromo (lo que previene la corrosión) se agota en ciertas zonas porque migró para combinarse con el carbono. Esto generalmente ocurre entre dos límites de grano, creando un lugar perfecto para la corrosión intergranular. Dado que los límites de los granos carecen de cromo, la corrosión se produce con facilidad, creando un punto débil en la estructura del material.
Corrosión intergranular ataque de límite de grano y caída de granos.
Fuente de la imagen: TMR Consulting
Lectura de soldaduras de acero inoxidable y prevención de la precipitación de carburo
Afortunadamente para nosotros, los soldadores, el acero inoxidable brinda una retroalimentación muy necesaria. A juzgar por el color de la soldadura, puede saber rápidamente si la soldadura y la ZAT han sufrido la precipitación de carburo.
- Las soldaduras de color amarillo pajizo son seguras y de alta calidad.
- Las soldaduras de color azul claro probablemente sean seguras
- Las soldaduras de color azul oscuro y púrpura tienen una mayor probabilidad de precipitación de carburo
- Las soldaduras negras y HAZ han experimentado precipitación de carburo y deben volver a trabajarse
Fuente de la imagen: @ss_custom_welding
Para evitar la precipitación de carburo, “solo” necesita mantener la junta de acero inoxidable por debajo de temperaturas extremas, soldar rápidamente y proporcionar una cobertura de gas de protección adecuada. Es más fácil decirlo que hacerlo, y explicaremos las estrategias necesarias en el resto del artículo, pero primero hablemos rápidamente sobre los tipos de acero inoxidable.
Diferentes tipos de acero inoxidable
Nuestro artículo analiza el tipo austenítico de acero inoxidable soldado y disponible más comúnmente, serie 300.
El acero inoxidable de la serie 300 no es magnético. Así es como siempre se puede saber si el material es acero inoxidable austenítico. Solo tenga cuidado de no confundirlo con aluminio, que tampoco es magnético. El aluminio es mucho más liviano, pero si no está seguro, tritúrelo un poco. El acero inoxidable creará una corriente de chispas, mientras que el aluminio no crea chispas.
En cuanto a la prueba del imán, también debe saber que algunos aceros inoxidables austeníticos como el grado 304 pueden volverse magnéticos después del trabajo en frío, mientras que los grados 310 y 316 tienen más probabilidades de permanecer sin imán incluso después del trabajo en frío (prensado, cortado, doblado, etc.). .).
304 eje para dispositivo médico
Fuente de la imagen: https://turntechprecision.com/clueless-machinist/2020/7/2/difference- between-type-303-and-type-304-stainless-steel-machining
Los tipos de acero inoxidable son:
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Austenítico: serie 300, principalmente 304 y 316. Tiene una excelente soldabilidad y es el tipo de acero inoxidable más utilizado.
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Ferrítico: serie 400, principalmente 430 y 434. Es magnético y tiene un contenido de níquel más bajo. El acero inoxidable ferrítico es un poco más difícil de soldar que el austenítico.
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Martensítico: también serie 400, principalmente 420. Tiene una alta resistencia a la tracción, pero se usa con menos frecuencia.
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Dúplex – Familia de aceros inoxidables fabricados mezclando acero inoxidable austenítico y ferrítico. A menudo se usa en aplicaciones de tuberías porque es muy fuerte y resistente a la corrosión.
Fuente de la imagen: https://www.britannica.com/technology/stainless-steel
Configuración TIG para soldadura de acero inoxidable
Ahora que hemos discutido los problemas más críticos con la soldadura de acero inoxidable y sus tipos, expliquemos cómo configurar todo para la soldadura TIG de este material.
Gas protector
Usar 100 % de argón como gas de protección funciona mejor en casi todas las situaciones. Sin embargo, a veces es necesario agregar helio al argón para mejorar la penetración de la soldadura y la fluidez del charco. Cuanto más helio agregue, mayor será la entrada de calor. Por lo tanto, a menos que sepa exactamente lo que está haciendo, es mejor ceñirse al argón directo para soldar acero inoxidable con TIG.
Polaridad
Para soldar acero inoxidable con TIG, utilice una máquina de CC con electrodo de polaridad negativa (DCEN). Eso significa que debe conectar la antorcha TIG a la polaridad negativa de la soldadora y la abrazadera de tierra a la polaridad positiva.
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Electrodo de tungsteno
Puede usar todos los tipos de tungsteno para acero inoxidable, excepto el tungsteno puro, que está destinado al aluminio. El tungsteno rojo toriado es una opción muy popular, pero es radiactivo. Si prefiere más seguridad, considere los electrodos de tungsteno azul con lantano.
Preparación de la punta de tungsteno
No haga una conicidad de más de 2,5 veces el diámetro del electrodo. Conseguirá una buena penetración, cordones finos y una ZAC estrecha si se mantiene por debajo de esta conicidad.
Fuente de la imagen: https://yeswelder.com/products/tungsten-electrode-wl20
Metal de relleno
La siguiente tabla muestra qué alambre de aporte TIG comprar para las aleaciones de acero inoxidable. Los alambres de relleno TIG más comunes son E308/E308L, pero siempre debe esforzarse por utilizar un material de relleno adecuado como aleación inoxidable soldada.
Tipo de alambre de relleno TIG
Aleaciones de acero inoxidable soldadas
E308
301, 302, 304L, 321
E309
304, 304L, 309, 309L, también se usa para soldar acero inoxidable a acero al carbono
E316
316, 316L
El alambre de relleno debe ser más delgado que el material soldado. Si es más grueso, necesitará más calor para derretir el alambre que el metal base. Como resultado, sobrecalentará el acero inoxidable antes de derretir el material de relleno.
Fuente de la imagen: @marylandmoonshinerswelding
Salida de amperaje
Dado que el acero inoxidable retiene bien el calor, requiere un aporte de calor entre un 10 y un 20 % menor que el acero dulce. La regla general para el acero dulce es que 1 amperio de potencia suelda alrededor de 0,001” de espesor de acero. Por lo tanto, 200A puede soldar entre 3/16″ y 1/4″. Sin embargo, estas reglas subestiman a la mayoría de las máquinas de soldadura; aún así, es un buen punto de partida. Cualquiera que sea el grosor de la junta de acero inoxidable, conviértalo a amperios y reduzca la salida de amperaje. en aproximadamente un 10-20%.
Esto puede requerir algo de prueba y error según la velocidad de desplazamiento, la técnica y las capacidades de la máquina.
Limpieza previa de acero inoxidable
El acero inoxidable debe estar absolutamente limpio. Entonces, si toma una cosa de esta guía y la aplica, asegúrese de que sea esta.
La junta de soldadura debe limpiarse de aceites, grasas, pinturas, mugre o cualquier otra cosa antes de soldar. El acero inoxidable no es un metal indulgente. Debes limpiar perfectamente la unión si quieres una soldadura sólida.
Uso de una lima para preparar y limpiar el tubo de acero inoxidable para soldadura TIG
Fuente de la imagen: https://welderslab.com/what-are-the-5-basic-types-of-welding-joints
Si compra una hoja de acero inoxidable nueva, es posible que venga con una capa de plástico para pelar. Esto asegura que el material esté listo para soldar tan pronto como retire la capa y la limpie con una toallita solvente.
También debe limpiar los alambres de relleno que planea usar. Limpie algunos cables adicionales por si acaso, a menos que pueda evaluar con precisión cuántos cables necesitará para llenar la junta.
Además, mantenga el entorno de trabajo limpio de partículas de polvo de acero al carbono y nunca mezcle acero inoxidable con acero dulce. Utilice un cepillo de alambre de acero inoxidable y muelas abrasivas exclusivas para acero inoxidable. De lo contrario, el carbón del acero dulce contaminará el acero inoxidable.
La limpieza mecánica de soldaduras ofrece bajos costes de adquisición, pero requiere una gran cantidad de tiempo y esfuerzo.
Fuente de la imagen: https://blog.perfectwelding.fronius.com/en/cleaning-stainless-steel-welds/
Técnicas para soldadura TIG de acero inoxidable
Ahora que su equipo de soldadura TIG está preparado y ha limpiado el material, es hora de discutir cómo soldar la unión. Hay muchos aspectos a considerar, así que vamos a desglosarlo uno por uno.
Purga de gases
Debe haber oído hablar de la purga de gas antes. Pero la pregunta es, ¿necesita purgar con gas la junta de acero inoxidable?
Si está soldando tuberías de acero inoxidable y necesita una excelente calidad de soldadura desde el interior del tubo, debe purgar la tubería. En la mayoría de los casos, la soldadura de tuberías de acero inoxidable requiere purga. Pero, a menudo, también es necesario purgar la parte posterior de la junta cuando se sueldan dos placas de acero inoxidable una al lado de la otra con una configuración de soldadura a tope.
La imagen muestra la diferencia entre la calidad de la soldadura desde el interior de la tubería si la tubería se purgó (a la izquierda) frente a si la tubería se soldó sin gas de purga (derecha).
Fuente de la imagen: https://www.penflex.com/weld-purging-with-argon-gas/
Si no purga las tuberías, el oxígeno del interior debilitará la soldadura. La junta soldada está protegida del gas protector de argón que sale de la copa de la antorcha TIG, pero la parte inferior de la junta soldada no está protegida del oxígeno que se encuentra dentro de la tubería.
Entonces, purgar el oxígeno liberando el gas argón dentro de la tubería fuerza el oxígeno hacia afuera y deja una atmósfera protectora de argón dentro de la tubería. De esa manera, está protegiendo la junta de soldadura desde el exterior y el interior.
Para purgar una tubería, todo lo que tiene que hacer es pegar con cinta ambos extremos de la tubería, perforar un agujero en un extremo y pegar una manguera de argón con un difusor dentro, perforar otro punto en el extremo opuesto para purgar el oxígeno y liberar el argón. gas. Este es un método elemental de purga de bricolaje. Hay sistemas de purga de gas más avanzados fuera del alcance de este artículo.
Fuente de la imagen: https://www.engineerlive.com/content/rapid-purge-pipes
Nota importante: ¡Use cinta de aluminio libre de halógenos y resistente al calor para cerrar los extremos de las tuberías! La mayoría de las cintas regulares contienen halógenos como el cloro. Si estos compuestos se calientan, pueden ser absorbidos por la unión soldada y causar soldaduras débiles y quebradizas.
Respaldo de cobre/aluminio
Si no desea lograr la máxima calidad de soldadura de acero inoxidable sino crear una unión sólida y lo suficientemente buena, puede sustituir la purga con respaldo. Esto es especialmente útil cuando se sueldan placas de acero inoxidable.
A veces simplemente no es necesario lograr una soldadura perfecta debajo de la junta. Purgar la junta desde abajo requiere tiempo, esfuerzo y gas de protección, lo cual es costoso.
En su lugar, puede colocar un respaldo de cobre o aluminio debajo de la línea de unión y sujetarlo firmemente para que quede un espacio mínimo entre el respaldo y la unión de acero inoxidable. Esto no es perfecto, por lo que no logrará una soldadura plateada y limpia debajo de la junta. Pero, en la mayoría de los casos, esto será suficiente.
Fuente de la imagen: http://weldingstudentofsliet.weebly.com/tig-welding/tig-welding
El cobre y el aluminio no se derretirán al soldarlos porque disipan el calor rápidamente, a diferencia del acero inoxidable. Como resultado, estos materiales requieren más amperaje para fundirse que el acero inoxidable. Pero, para estar seguro, use piezas de respaldo más gruesas que el acero inoxidable soldado.
Flujo de gas de protección previo y posterior
Es una buena práctica proporcionar un flujo de gas de protección previo a la soldadura para empapar completamente la unión antes de que el arco comience a derretir el metal base. El preflujo evita la contaminación al expulsar los contaminantes atmosféricos de la junta y crea un ambiente seguro y rico en argón. Aproximadamente un segundo debería ser suficiente para la mayoría de los trabajos de soldadura de acero inoxidable. Solo asegúrese de que la copa TIG esté justo encima de la junta.
El flujo de gas de protección posterior a la soldadura es aún más crítico. Evita que el oxígeno dañe la soldadura en la fase final. No puede simplemente completar una soldadura y quitar la antorcha TIG. El acero inoxidable súper caliente se oxidaría al entrar en contacto con el aire. Es necesario mantener el gas de protección sobre el punto final de la soldadura durante aproximadamente un segundo por cada 10 A de corriente soldada.
Esta imagen demuestra aumentos en el caudal de gas (de izquierda a derecha). A medida que aumenta la tasa de flujo del gas de protección, la columna de flujo laminar se vuelve más turbulenta, lo que aumenta las posibilidades de que la soldadura y/o el tungsteno se contaminen. A medida que disminuye el caudal, la columna de gas de protección se vuelve más laminar y menos turbulenta.
Fuente de la imagen: https://www.canadianmetalworking.com/canadianfabricatingandwelding/article/welding/cover-me-proper-shielding-gas-coverage-is-key-to-gtaw-success
Gestión del calor
El manejo del calor cuando se suelda acero inoxidable es crucial. Entonces, analicemos todas las técnicas que puede usar para evitar que la precipitación de carburo sobrecaliente el acero inoxidable.
Amperios de arranque
Un inicio de bajo amperaje es útil cuando se suelda acero inoxidable porque le dará al material más tiempo para calentarse lentamente. Si ingresa demasiado calor inmediatamente después de iniciar el arco, hay muchas posibilidades de que deforme el material. Además, dado que el acero inoxidable retiene demasiado bien el calor, puede evitar concentrar el calor durante el primer o segundo segundo hasta que se mueva a lo largo de la línea de unión.
El alto coeficiente de expansión térmica y la baja conductividad térmica del acero inoxidable hacen que se distorsione fácilmente al soldar.
Fuente de la imagen: http://weldingstudentofsliet.weebly.com/tig-welding/tig-welding
Debe configurar sus amplificadores iniciales según el grosor del material. Pero cualquier punto entre 5A y 20A es un buen punto de partida. Aprenderá rápidamente cómo establecer esta configuración con algo de experiencia. Por lo tanto, practicar con un trozo de acero inoxidable es una buena idea.
Control de pedal de pie
El pedal TIG será su mejor amigo cuando suelde acero inoxidable. Dado que este material retiene el calor, se calentará más a medida que suelde. Esto significa que es posible que deba reducir el amperaje a medida que avanza por la unión.
El control del pedal le permite establecer la salida de amperaje más baja y más alta. El amperaje más alto es cuando presionas el pedal hasta el fondo, como cuando aceleras a fondo un automóvil. Pero, cuando dejas de pisar el pedal, la soldadora TIG producirá menos amperaje. Como resultado, puede modificar la entrada de calor en tiempo real según sea necesario.
Usar TIG pulsado es bueno para soldar acero inoxidable
Fuente de la imagen: https://vietmfg.com/tig-stainless
Pero el control del pedal agrega el desafío a la soldadura TIG en general. Al realizar este método de soldadura, controlará la antorcha TIG con una mano y el alambre de relleno con la otra. Por lo tanto, manejar el pedal simultáneamente hace que las cosas sean un desafío.
pulso TIG
TIG pulsado es otra excelente manera de controlar la entrada de calor. Puede usar la soldadura pulsada con o sin el control del pedal. Por lo tanto, puede duplicar el control de calor o simplemente usar TIG pulsado solo si su soldador admite esta función.
Esta función también tiene un ajuste de salida de amperaje alto y bajo, al igual que usar un pedal. Pero, la máquina alterna automáticamente entre amperaje alto y bajo muchas veces por segundo. Puede pulsar tan bajo como 1 pulso por segundo (“PPS”) o tan alto como 200 PPS.
La pulsación también le permite adaptar la penetración, el ancho de la soldadura y la estética del cordón resultante.
Fuente de la imagen: @stainless_bros
YesWelder ofrece las siguientes máquinas con soporte TIG pulsado:
Tamaño del charco
Trate de mantener el tamaño del charco igual al grosor del metal base. Si el charco se vuelve más grande, está derritiendo innecesariamente el material y introduciendo demasiado calor. Retire el pedal y aumente la velocidad de desplazamiento para resolver este problema.
Al final de la soldadura, deberá retirar el pedal TIG y agregar metal de aporte para enfriar el charco y evitar la formación de cráteres. Una vez que se apague el arco, recuerde mantener activo el posflujo, de modo que no retire la copa TIG de la soldadura.
Velocidad de viaje
Debe moverse rápidamente cuando suelde acero inoxidable con TIG. De lo contrario, concentrarás demasiado calor. Como resultado, la soldadura y la ZAT sufrirán precipitación de carburos, lo que provocará corrosión intergranular y agrietamiento.
Si no se siente cómodo con las altas velocidades de desplazamiento, puede usar barras de enfriamiento de respaldo de aluminio o cobre, como discutimos anteriormente. Estos dos metales conducen el calor rápidamente, por lo que absorberán una parte del calor que ingresa en el acero inoxidable. Aún así, esto solo te ayudará mucho. Debe mover la antorcha rápidamente para soldar acero inoxidable TIG.
Fuente de la imagen: https://www.researchgate.net/figure/e-Effect-of-travel-speed-on-welding-formation-of-the-butt-joint-a-125-mm-sb-15_fig4_346872535
Ángulo de la antorcha
Mantenga el soplete en un ángulo de aproximadamente 70 grados con respecto a la unión soldada y un metal de aporte en un ángulo de aproximadamente 10 a 25 grados con respecto a la unión. Esa es una configuración típica. Sin embargo, es posible que deba ajustar los ángulos según el tipo de unión y la accesibilidad.
Fuente de la imagen: https://www.hobartwelders.com/projects-and-advice/welding-how-to/tig-welding-how-to/how-to-tig-weld
Conclusión
La soldadura TIG de acero inoxidable es relativamente simple una vez que aprende todo lo que se discute en este artículo. Es esencial limpiar previamente el material, evitar la acumulación excesiva de calor y proporcionar una cobertura de gas de protección suficiente.
Puede tomar algo de ensayo y error hasta que domine la soldadura de acero inoxidable. Este material es fácil de quemar, deformar y destruir su resistencia a la corrosión. Por lo tanto, le recomendamos obtener tantas piezas de chatarra como pueda y practicar toda la configuración hasta que gane confianza para soldar elementos valiosos como escapes, rejillas de ventilación, marcos, guardabarros o detalles interiores de acero inoxidable.
