¿Cuáles son las propiedades del níquel y las aleaciones de níquel?
El níquel es un metal versátil con excelentes propiedades como alta ductilidad, resistencia a la corrosión y buena conductividad eléctrica. A menudo se alea con otros metales para mejorar sus propiedades, lo que da como resultado una gama de aleaciones de níquel.
El níquel y sus aleaciones son altamente resistentes a la corrosión, incluso en ambientes hostiles, similar a los aceros inoxidables austeníticos. Esta propiedad los hace ideales para su uso en procesamiento químico, generación de energía y aplicaciones marinas.
Además, exhiben resistencia a altas temperaturas, lo que los hace adecuados para su uso en aplicaciones de alta temperatura, como la industria aeroespacial y la generación de energía. El níquel y sus aleaciones son altamente dúctiles, lo que significa que pueden estirarse fácilmente en alambres u otras formas sin romperse.
Esta propiedad los hace ideales para su uso en aplicaciones eléctricas. Algunas aleaciones de níquel exhiben propiedades magnéticas, lo que las hace adecuadas para su uso en componentes magnéticos como transformadores e inductores. Ciertas aleaciones de níquel son biocompatibles, lo que las hace adecuadas para su uso en aplicaciones médicas como implantes e instrumentos quirúrgicos.
¿Soldabilidad del níquel y métodos de soldadura?
Las aleaciones de níquel tienen una buena soldabilidad, lo que las hace fáciles de unir mediante diversas técnicas de soldadura. Existen varios procesos de soldadura que se pueden utilizar para soldar aleaciones de níquel, según la aplicación y los requisitos específicos. Algunos de los métodos de soldadura comunes utilizados para soldar aleaciones de níquel incluyen:
- Soldadura TIG (soldadura por arco de tungsteno con gas): la soldadura con gas inerte de tungsteno es un método popular utilizado para soldar aleaciones de níquel. Produce soldaduras de alta calidad con un control preciso sobre la entrada de calor.
- Soldadura MIG (GMAW): El proceso de soldadura por arco metálico con gas es otro método común utilizado para soldar aleaciones de níquel. Es adecuado para soldar secciones gruesas y puede producir altas tasas de deposición, donde la soldadura por arco de metal protegido no puede prosperar y la soldadura por arco sumergido (SAW), pero solo para aleaciones de solución sólida.
- Soldadura por arco de plasma (PAW): La soldadura por arco de plasma es un método de soldadura de alta precisión que puede producir soldaduras de alta calidad en aleaciones de níquel.
- Soldadura por resistencia: los métodos de soldadura por resistencia, como la soldadura por puntos, se pueden utilizar para soldar láminas delgadas de aleaciones de níquel.
- Soldadura por láser: La soldadura por láser es un método de soldadura de alta precisión que puede producir soldaduras de alta calidad en aleaciones de níquel. A menudo se utiliza en aplicaciones aeroespaciales y médicas.
¿Cómo soldar níquel MIG? – Descripción general
Para la soldadura MIG de aleaciones de níquel, es importante seleccionar el alambre de relleno, el gas de protección y los parámetros de soldadura apropiados. Por lo general, se usa un alambre de relleno con un contenido de níquel más alto que el metal base, ya que asegura una buena fusión y minimiza el riesgo de agrietamiento.
El gas de protección utilizado suele ser una mezcla de argón y helio, lo que proporciona una buena penetración y estabilidad del arco.
Antes de soldar, el metal base debe limpiarse a fondo para eliminar cualquier contaminante que pueda afectar la calidad de la soldadura. La unión debe prepararse adecuadamente y el ajuste debe estar apretado para garantizar una buena fusión.
Durante la soldadura, es importante mantener un arco estable y controlar la entrada de calor para evitar distorsiones o grietas. Los parámetros de soldadura, como el voltaje, el amperaje y la velocidad de alimentación del alambre, deben ajustarse según el grosor del material y el diseño de la junta.
Después de soldar, la soldadura debe inspeccionarse en busca de defectos como porosidad o grietas. Si es necesario, la soldadura debe recibir un tratamiento térmico posterior a la soldadura para aliviar las tensiones residuales y mejorar las propiedades mecánicas.
¿Cuál es el mejor alambre de relleno MIG para aleaciones de níquel?
Cuando se trata de aleaciones de níquel para soldadura MIG, la selección de los metales de aporte correctos es crucial para garantizar una soldadura exitosa. La selección del alambre de relleno dependerá de la aleación de níquel específica que se suelde y de los requisitos de la aplicación.
Uno de los metales de aporte más utilizados para la soldadura MIG de aleaciones de níquel es ERNiCrMo-3. Este alambre está diseñado para soldar aleaciones de níquel-cromo-molibdeno como la aleación 625, la aleación C276 y la aleación C22. ERNiCrMo-3 contiene 62-69 % de níquel, 20-23 % de cromo, 8-10 % de molibdeno y pequeñas cantidades de otros elementos. Este cable tiene buena resistencia a la corrosión y resistencia a altas temperaturas, lo que lo hace ideal para su uso en procesamiento químico, generación de energía y aplicaciones aeroespaciales.
Otro alambre de relleno popular para soldadura MIG de aleaciones de níquel es ERNiCrFe-7. Este alambre está diseñado para soldar aleaciones de níquel-cromo-hierro como la aleación 600 y la aleación 800. ERNiCrFe-7 contiene 62-71 % de níquel, 20-25 % de cromo, 4-5 % de hierro y pequeñas cantidades de otros elementos (no acero carbono). Este cable tiene buena resistencia a la oxidación y corrosión a alta temperatura, lo que lo hace ideal para su uso en aplicaciones de generación de energía y procesamiento químico.
Otros alambres de relleno comúnmente utilizados para soldadura MIG de aleaciones de níquel incluyen ERNiCrMo-10, que está diseñado para soldar aleaciones C-276, y ERNiCrMo-13, que está diseñado para soldar aleaciones C-22 o aleaciones de níquel-cobre.
Tanto las varillas de soldadura de níquel ERNiCu-7 como las ERNiCrMo-3 se pueden soldar con un proceso MIG de transferencia por pulverización o transferencia por pulsos. La transferencia por rociado es la opción preferida para las aleaciones endurecidas por precipitación, ya que proporciona tasas de deposición más altas en comparación con un proceso de transferencia por pulsos. Cuando se utiliza un proceso de transferencia por aspersión con estas aleaciones, es importante utilizar un gas de protección con un mayor porcentaje de argón para evitar la porosidad en las soldaduras debido a la absorción excesiva de nitrógeno de la atmósfera.
¿Cuál es la mejor opción de gas de protección para la soldadura MIG de níquel?
El mejor gas de protección para la soldadura de níquel y aleaciones de níquel con MIG es una mezcla de Argón y Helio. El gas de protección Argón es un gas inerte y no inflamable que proporciona un alto nivel de penetración y estabilidad del arco. El helio es un gas más liviano y volátil que ayuda a aumentar la energía del arco y mejorar la velocidad de soldadura.
Cuando se combinan, estos gases proporcionan el equilibrio óptimo de estabilidad del arco y velocidad de soldadura para aleaciones de níquel de soldadura MIG.
El gas de protección más utilizado para la soldadura MIG de aleaciones de níquel es una mezcla de argón-helio con una proporción de 75 % de argón y 25 % de helio. Esta mezcla brinda excelente estabilidad de arco y penetración de soldadura para la mayoría de las aplicaciones. También tiene buenas características de protección para evitar la oxidación en la superficie de soldadura.
Además de la mezcla de argón y helio, algunas aplicaciones especiales pueden requerir diferentes proporciones o gases adicionales, como dióxido de carbono o nitrógeno, para optimizar el rendimiento del arco o reducir la porosidad en las soldaduras. Por ejemplo, al soldar Inconel 718 (aleaciones endurecibles por precipitación) a veces es necesario agregar pequeñas cantidades de dióxido de carbono para reducir la porosidad en las soldaduras.
Preparación de soldadura
Al realizar soldaduras MIG de níquel y aleaciones de níquel, la preparación adecuada de la soldadura es esencial para lograr una soldadura exitosa. El primer paso en el proceso de preparación de la soldadura es asegurarse de que las superficies a soldar estén limpias y libres de contaminantes como aceite, grasa, óxido y escamas. Es importante utilizar métodos de limpieza adecuados, como limpieza química, limpieza mecánica o limpieza con chorro abrasivo.
Las juntas a tope cuadradas y las juntas a tope biseladas son dos de las preparaciones de soldadura más utilizadas, según el espesor y el contenido de aleación del material que se suelda. Precalentar el material puede ayudar a evitar el agrietamiento por corrosión bajo tensión y reducir el riesgo de distorsión, pero no siempre es necesario cuando se suelda níquel con MIG. La temperatura y la duración del precalentamiento dependerán del material específico que se esté soldando y del espesor de la sección.
Técnica de soldadura para soldadura MIG Níquel
Al realizar soldaduras MIG de níquel y aleaciones de níquel, es importante utilizar la técnica adecuada para garantizar una soldadura resistente y duradera. El soplete debe sostenerse en un ángulo constante para garantizar una penetración uniforme y una fusión adecuada. Por lo general, se usa una técnica de empuje, lo que significa que la antorcha se aleja del baño de soldadura.
La velocidad de desplazamiento de la soldadura también juega un papel fundamental para lograr una soldadura exitosa. La velocidad debe ser constante a lo largo de la soldadura para evitar el sobrecalentamiento y la distorsión del metal.
La velocidad adecuada dependerá del espesor del material y de la aleación específica que se suelde. En general, una velocidad de desplazamiento de 2 a 3 pulgadas por minuto es un buen punto de partida para la soldadura MIG de aleaciones de níquel.
Los parámetros de soldadura adecuados dependerán de la aleación específica que se suelde y del espesor del material. Un punto de partida general para la soldadura MIG de aleaciones de níquel es usar una corriente de 150 a 200 amperios y un voltaje de 20 a 24 voltios, menos que el acero inoxidable. La velocidad de alimentación del alambre debe ajustarse para lograr la velocidad de desplazamiento deseada y una buena penetración.
Tratamiento posterior a la soldadura
El tratamiento posterior a la soldadura para el níquel y las aleaciones de níquel es un paso importante para garantizar una soldadura fuerte y duradera. El tratamiento posterior a la soldadura puede implicar varios procesos diferentes según el tipo de soldadura y la aleación utilizada. En general, el tratamiento posterior a la soldadura implica el alivio de la tensión, el recocido y/o el decapado.
El alivio de tensiones es un paso importante para reducir la distorsión y las tensiones residuales en la unión soldada. Este proceso se realiza calentando la junta a una temperatura por debajo de la temperatura de recristalización de la aleación, generalmente entre 500 °F y 1200 °F (260 °C y 650 °C). La junta debe calentarse lenta y uniformemente para evitar que se deforme o agriete más. Después de que la junta se haya calentado a la temperatura adecuada, debe dejarse enfriar lentamente en aire o agua.
El recocido es otro tratamiento posterior a la soldadura importante para las aleaciones de níquel. El recocido se realiza calentando la unión soldada a su temperatura de recristalización, generalmente entre 1600 °F y 1800 °F (870 °C y 980 °C). El propósito de este proceso es restaurar las propiedades mecánicas de la aleación permitiéndole recuperar su estructura cristalina original. Una vez alcanzada la temperatura deseada, la junta debe enfriarse lentamente en aire o agua.
El decapado es un tratamiento posterior a la soldadura que consiste en eliminar los contaminantes de la superficie, como óxidos y escamas, de la unión soldada. También puede ayudar a reducir la porosidad y mejorar la resistencia a la corrosión. Las soluciones de decapado suelen estar hechas de una mezcla de ácido nítrico y ácido fluorhídrico, que deben manipularse con cuidado ya que son altamente corrosivos.
Problemas potenciales al soldar aleaciones de níquel MIG
Cuando se realiza soldadura MIG de níquel y aleaciones de níquel, uno de los principales problemas que pueden surgir es la porosidad. La porosidad se produce cuando las burbujas de gas quedan atrapadas dentro del metal de soldadura, lo que da como resultado una unión de soldadura más débil. Esto generalmente se debe a una configuración de soldadura incorrecta, una superficie sucia o falta de gas de protección. La porosidad también puede ser causada por el uso de técnicas de soldadura incorrectas, como no mantener la velocidad de avance correcta o usar demasiada corriente.
Imagen de una pieza niquelada. Fuente: Amanecer Metal
Otro problema común que puede surgir es la penetración insuficiente. La penetración insuficiente ocurre cuando el baño de soldadura no llena completamente la junta, lo que resulta en una junta de soldadura débil. Esto puede deberse a una configuración de soldadura incorrecta, un número inadecuado de pasadas o una técnica incorrecta.
El agrietamiento, la inclusión de escoria, las salpicaduras y la socavación del níquel son otros problemas potenciales. El agrietamiento generalmente ocurre debido a la rápida solidificación del metal de soldadura y se puede prevenir controlando la entrada de calor y precalentando el material base cuando sea necesario. La inclusión de escoria ocurre cuando la escoria fundida de pasadas anteriores queda atrapada en el metal de soldadura, lo que da como resultado una unión más débil. Esto se puede prevenir limpiando cada pasada antes de soldarla. La salpicadura es causada por una entrada de calor excesiva que provoca que gotitas de metal fundido salgan despedidas del arco. Para evitar salpicaduras, es importante ajustar correctamente los parámetros de soldadura y utilizar las técnicas adecuadas.
Consejos rápidos para soldadura MIG de níquel y aleaciones de níquel
- Aquí hay algunos consejos rápidos para una soldadura MIG exitosa de aleaciones de níquel que contienen níquel y cromo:
- Seleccione el alambre de relleno y el gas de protección apropiados para la aleación de níquel específica que se está soldando.
- Limpie bien el área de soldadura para evitar la contaminación y la porosidad.
- Utilice los parámetros de soldadura adecuados, como el amperaje, el voltaje y la velocidad de avance, para lograr los mejores resultados.
- Mantenga una longitud de arco y un ángulo constantes de la varilla de soldadura durante la soldadura para garantizar una fusión adecuada.
- Use un diseño de junta que minimice las concentraciones de tensión y promueva la penetración total de la soldadura.
- Precaliente el material si es necesario para evitar grietas y deformaciones.
- Ciertas aleaciones de níquel pueden requerir un tratamiento térmico posterior a la soldadura para aliviar las tensiones residuales.
- Practique una buena técnica de soldador y mantenga una mano firme para evitar socavaduras y distorsiones.
- Utilice equipos de soldadura y consumibles de alta calidad para lograr los mejores resultados y restaurar la resistencia a la corrosión.
Conclusión
La soldadura MIG de aleaciones de níquel puede ser un proceso desafiante, pero con las técnicas y los materiales correctos, se puede realizar con éxito. Se deben usar alambre de relleno, gas de protección y parámetros de soldadura adecuados para lograr soldaduras fuertes y de alta calidad.
También es importante limpiar correctamente el área de soldadura, usar diseños de juntas apropiados y un tratamiento previo y posterior al calor cuando sea necesario para evitar problemas en la zona afectada por el calor, como porosidad, agrietamiento, fusión incompleta, socavado y distorsión. Siguiendo estos consejos, puede garantizar el éxito de su soldadura MIG de aleaciones de níquel y producir soldaduras fuertes y confiables.