Los soldadores hablan de la purga de las soldaduras TIG como si fuera un gran misterio. Claro, suena oscuro y peligroso. Puede evocar imágenes de películas espeluznantes u otros secretos oscuros. En verdad, la purga es un proceso simple que mejora la calidad de una soldadura.
¿Qué es la purga y cómo se hace? La purga es el proceso de eliminar el oxígeno del interior de una pieza cerrada antes de la soldadura TIG. Eliminar el oxígeno del interior de la pieza protege la parte posterior de la soldadura de la oxidación debido al alto calor de la soldadura TIG.
Antes de discutir cómo purgar, exploremos por qué la purga es importante.
Por qué es necesaria la purga
La soldadura TIG genera un calor intenso que hace que el metal reaccione con el oxígeno del aire. La oxidación resultante hace que la soldadura se vea mal y también la debilita más de lo que debería ser. Para proteger la soldadura en su punto más caliente, los soldadores TIG arrojan un gas inerte (argón, helio o una mezcla de ambos) sobre la soldadura. El gas inerte no reacciona con la soldadura y empuja el oxígeno fuera del camino de la soldadura.
Las soldaduras TIG sin blindaje se ven terribles, con muchas picaduras y salpicaduras. También habrá mucha suciedad negra encima de la perla debido a la oxidación. Las soldaduras TIG sin blindaje son más débiles de lo que deberían ser y están sujetas a agrietamiento y (eventualmente) roturas. El gas de protección es una parte vital de la soldadura TIG.
Este proceso funciona muy bien para acero, aluminio, cobre y muchos otros metales. No funciona tan bien para el acero inoxidable. Con acero inoxidable, el cromo mezclado con la aleación puede quemarse en la parte posterior de la soldadura, así como en la parte frontal. Si esto sucede, la parte posterior de la unión soldada estará negra y cubierta con motas ásperas. Los soldadores llaman a este efecto “azucarado”.
Por qué es necesario prevenir el “azucarado”
Para proteger el acero inoxidable de la formación de azúcar, debe proteger la parte posterior de la soldadura de la oxidación, así como la parte frontal. Hay varias formas de proteger la parte posterior de una soldadura plana de la oxidación. Todos ellos implican algún tipo de cobertura en la parte posterior de la unión soldada para evitar la entrada de aire. Si está soldando tuberías u otros recipientes cerrados, ninguno de los métodos para proteger una soldadura plana funcionará.
Este es un problema con el acero inoxidable porque se usa comúnmente para tuberías en la producción de alimentos y la fabricación de productos farmacéuticos. Estas tuberías para alimentos y productos farmacéuticos deben ser lisas por dentro, sin zonas ásperas ni hendiduras que puedan albergar bacterias. Estas tuberías no se pueden atornillar en accesorios como la mayoría de las tuberías; deben estar soldados. Dado que la unión tiene que ser suave, no puede haber azúcar en el interior.
La tubería de acero inoxidable también se usa para los colectores del sistema de escape del motor, que requieren soldaduras fuertes para soportar la vibración de estar atornillados a un motor. El azúcar en la parte posterior de estas soldaduras no es tanto una cuestión de suavidad como de resistencia. Las soldaduras azucaradas eventualmente se agrietarán y romperán, lo que requerirá la reparación o el reemplazo del colector.
Cualquier aplicación de tubería de acero inoxidable soldada requiere proteger la parte posterior de la soldadura así como la parte frontal cuando se suelda con TIG. Purgar la soldadura es la mejor manera de proteger el interior de las tuberías de la oxidación. Hay seis pasos básicos para purgar una soldadura TIG:
preparar la pipa
Al igual que otras aplicaciones de soldadura TIG, el metal debe estar impecablemente limpio antes de la soldadura TIG. Limpie los extremos de la junta que se va a soldar con acetona, metiletilcetona o diluyente de pintura para eliminar la grasa y el aceite. Desengrase tanto el exterior como el interior de la tubería. Estos productos también eliminan la pintura, pero eso no suele ser un problema con el acero inoxidable. Como resiste la corrosión, casi nunca se pinta.
Una vez desengrasado el metal, enjuague con agua destilada para eliminar todos los restos del limpiador de la junta. Si está soldando con TIG la mayoría de los aceros, también debe esmerilar el metal a lo largo de la junta para eliminar el óxido y la cascarilla de laminación. Sin embargo, eso generalmente no es un problema con el acero inoxidable. Verifíquelo dos veces en busca de óxido y corrosión, por si acaso. Seque las tuberías para asegurarse de que todo se alineará y tendrá el tamaño correcto.
Si está soldando tubería de 1/8 de espesor o menos, está listo para continuar. Si la tubería tiene un grosor de 3/16 de pulgada o más, debe biselar los bordes. Rectifique los bordes en un ángulo de 60° en ambas piezas de tubería. Esto le da al cordón más área de superficie para trabajar y evita que la soldadura sobresalga tanto de la superficie de la tubería.
Algunos soldadores prefieren biselar el exterior de un tubo y el interior del otro. Esto permite que uno se deslice un poco en el otro tubo, proporcionando un sello más hermético cuando los tubos se ajustan en seco. Verifique los planos o especificaciones para su trabajo antes de hacer esto. Si requieren un bisel específico, haga coincidir eso. Si los planes no dicen nada en un sentido u otro, hazlo.
sellarlo
La tubería debe sellarse antes de purgar para evitar que vuelva a entrar oxígeno. Para piezas pequeñas, el sellado se logra tapando o taponando un extremo con una tapa sólida y el otro extremo con un accesorio que le permite conectar una manguera de gas. Estos accesorios mantendrán el gas inerte en su lugar durante la soldadura para proteger la soldadura de la oxigenación.
Los sistemas más grandes generalmente usan presas removibles o sellos solubles en agua para la purga. Esto le permite sellar solo la sección alrededor de la unión soldada en lugar de llenar todo el sistema con costosos gases de purga. Si está soldando un sistema con muchas tuberías, el costo del gas necesario para purgar todo el sistema puede ser excesivo. Es mucho más económico simplemente sellar alrededor de las soldaduras.
En algunos casos, las especificaciones de fabricación exigen purgar todo el sistema en lugar de solo bloquear secciones, así que revise sus especificaciones antes de bloquear. Si tiene que purgar todo el sistema, tape los extremos y purgue como si estuviera trabajando en una pieza pequeña. Asegúrese de dejar suficiente tiempo para que todo el sistema se purgue antes de soldar.
Aislar áreas más pequeñas
Para sellar partes de un sistema más grande, se pueden comprar o fabricar presas removibles. Las presas pueden ser sólidas o inflables. Se venden en pares que están conectados entre sí por una línea o correa. De esa manera, cuando sacas la presa cercana, la presa lejana sigue. Instale las presas a ambos lados de la unión soldada. Deje suficiente espacio entre la soldadura y el dique para proteger el dique del calor de la soldadura.
Si no puede acceder fácilmente a los diques después de completar la soldadura, se utilizan adhesivos solubles en agua o diques solubles en agua. Los adhesivos se utilizan para pegar una película como una envoltura de plástico dentro de la tubería a una distancia segura de la soldadura. Los diques solubles se instalan como diques removibles pero se dejan en su lugar después de la soldadura.
Ya sea que use adhesivo soluble en agua o diques solubles, el pegamento o los mismos diques se desintegrarán cuando se expongan al agua. Cuando el sistema se enjuaga o se prueba a presión, el agua romperá el adhesivo o la presa y eliminará la obstrucción.
Los sellos que se usan para purgar la tubería no son sellos perfectos. Debe tener un accesorio o un orificio para permitir la entrada del gas de purga; el otro debe tener uno o dos orificios para permitir que escape el aire. Tenga cuidado al introducir el gas de purga. Si inundas el gas en la tubería a alta presión sin pensarlo, se mezclará con el aire y dejará algo de oxígeno en la tubería.
Vierta el gas, no rocíe
Imagínese cómo se ve rociar agua de una manguera en una piscina o balde. El spray hace pequeñas burbujas que tardan un poco en dispersarse. Los gases de purga funcionan de la misma manera, pero el gas de purga disperso en el aire tarda mucho más en disiparse. Desea que la entrada del gas de purga sea lo más suave posible para evitar que se mezcle con el aire.
La disposición de los orificios debe establecerse en función del gas de purga que esté utilizando. El argón es más pesado que el aire. Purga mejor si introduce el gas desde la parte inferior y tiene el orificio de escape en la parte superior. Esto permite que el argón fluya suavemente mientras el aire flota hacia arriba y hacia afuera por el orificio. Imagínese llenar una tina con agua: salpicaría mucho menos si hiciera correr el agua desde abajo en lugar de desde arriba.
El helio debe tener la disposición opuesta porque es más liviano que el aire. Introduzca el helio desde arriba y deje que el aire se drene por la parte inferior de la tubería. Disponer los orificios para aprovechar las propiedades del gas de purga es la mejor forma de mantener el gas puro en la tubería. Es como empujar aire en un balde en lugar de burbujear aire desde el fondo.
Para purgas pequeñas, puede alimentar el gas directamente desde una manguera. Sin embargo, para proyectos grandes con tasas de flujo más altas, es mejor usar un difusor de gas para un flujo uniforme y sin mezcla de gas y aire. El difusor distribuye el gas sobre un área más grande y lo ralentiza. Es la diferencia entre un chorro fuerte de agua y un vertido suave. La alimentación suave no perturba el aire y evita que se mezcle con el gas de purga.
Montar los tubos juntos
Una vez que sus tapas o presas estén en su lugar, encaje las piezas de tubería. Algunos soldadores dejan un pequeño espacio entre los segmentos, menos de 1/8 de pulgada. Esto hace que la soldadura sea fuerte. Otros los unen firmemente para ayudar a sellar mejor la junta de soldadura. Algunos van tan lejos como para hacer biseles opuestos que permiten que una tubería encaje en la otra para un sellado más hermético.
Independientemente de cómo los coloque, asegúrese de que las tuberías estén perfectamente alineadas en todos los sentidos y que corran rectas. Verifique la alineación con una regla para garantizar que la alineación sea correcta. Sujeta los tubos en su lugar para mantenerlos quietos. Es importante hacerlo bien porque es su última oportunidad de cambiar las cosas. Después de ajustarlos, soldará por puntos y la relación será permanente.
Soldadura por puntos para estabilidad
Una vez que las tuberías estén en su lugar, querrás mantenerlas alineadas. Coloque tres o cuatro pequeños puntos de soldadura alrededor de la circunferencia para mantenerlos juntos correctamente. No se exceda con las soldaduras por puntos, dado que todavía no hay gas de purga en el interior, se endulzarán. Un poco de azúcar en las soldaduras por puntos no es un problema, pero no quieres mucho. Solo unas pequeñas tachuelas para mantener todo agradable y estable para la soldadura real.
Todo lo que necesita es un poco de conexión para mantener las piezas en su lugar. Dado que la parte posterior de estas soldaduras no está protegida, debe minimizar la cantidad de trabajo. Las soldaduras cortas acortarán la cantidad de azúcar en la parte posterior. Las soldaduras rápidas también minimizarán la formación de azúcar porque el acero no se calentará tanto.
Para hacer las soldaduras por puntos, comience abriendo un arco. Deje que se forme un charco de soldadura y luego introduzca la varilla en el charco. Luego se detiene. Si está soldando tubería, haga otra tachuela a 1/3 de la vuelta, luego una tachuela final a mitad de camino entre las otras. Si está soldando una tubería muy grande, es posible que desee colocar cuatro tachuelas en lugar de tres. Para material plano, coloque una tachuela en cada pie.
Purgue la zona de soldadura de oxígeno
Una vez que las tuberías estén estables, es hora de purgar el oxígeno. Puede usar argón o helio, o una mezcla de ambos, como gas de purga. Se prefiere el argón porque es menos costoso que el helio. Por otro lado, el helio transporta mejor el calor del arco. El helio permite que la soldadura penetre mejor en materiales gruesos. También le permite trabajar más rápido debido al calor más alto.
No use dióxido de carbono para soldar acero inoxidable: el carbono puede reaccionar con el acero inoxidable y causar problemas con la soldadura. Terminará con acero al carbono alrededor de la junta en lugar de acero inoxidable. Este es un defecto peor que el azúcar, así que evita el CO2.
Algunas mezclas de purga contienen un poco (cinco a diez por ciento) de hidrógeno. El hidrógeno reacciona con cualquier oxígeno residual en la cámara para formar agua antes de que el oxígeno pueda reaccionar con el acero inoxidable. Los beneficios del acero inoxidable de grado 200 y 300 del gas de purga con hidrógeno son los tipos más comunes de acero inoxidable, especialmente para aplicaciones de grado alimenticio.
Si solo está purgando un poco, puede purgar con el mismo gas que usa para protegerse. Instale una conexión en Y en la manguera de la botella de gas y use la segunda línea como su línea de purga. Deberá aumentar el caudal de gas que sale de la botella para compensar la segunda línea.
Conecte su línea de purga al accesorio de entrada en su presa de purga y comience el flujo de gas. La tasa de flujo estándar para el gas de purga es cuarenta pies cúbicos por hora (CFH). Dale tiempo a la purga para que funcione. Si quiere estar absolutamente seguro de que ha hecho efecto, hay medidores de oxígeno disponibles que le indicarán cuándo el nivel de oxígeno ha bajado lo suficiente como para soldar.
¿Cuánto tiempo para purgar?
Puede calcular cuánto tiempo llevará reemplazar el aire con gas de purga.
- El volumen de un cilindro es π R2H, o 3,14 X radio (la mitad del diámetro) X radio X longitud.
- Si mide en pulgadas, divida el resultado por 1,728 para encontrar pies cúbicos.
- A un caudal de 40 CFH, se tarda 1,5 minutos en mover un pie cúbico de gas.
- Agregue un 50% al tiempo necesario solo para estar seguro.
Dado que la purga lleva tiempo, puede aprovechar esta oportunidad para practicar la soldadura que está a punto de realizar. Esto es especialmente importante si las tuberías se sueldan en su lugar en un sistema más grande. A veces puede ser difícil llegar a la parte posterior de la soldadura, lo que genera ángulos de antorcha incómodos. Un mal control de la antorcha conduce a malas soldaduras. Ahora tiene tiempo para pensar en la soldadura y asegurarse de que puede mantener la antorcha funcionando correctamente.
soldarlo
Una vez que le haya dado tiempo al gas de purga para llenar la cámara, puede comenzar a soldar. Mantenga el gas de purga fluyendo mientras suelda para que el aire no pueda volver a la zona de purga. Una vez que se realiza la soldadura, puede cortar el gas y quitar los sellos o presas de la tubería.
La soldadura es la parte más fácil de este proceso. Haga un arco y coloque una cuenta en la junta. La soldadura funciona como cualquier otra soldadura TIG. Deje que se forme un charco, introduzca la varilla y mueva el soplete. Continúe frotando y moviendo hasta que haya recorrido toda la tubería y la soldadura esté completa.
Protección de soldaduras planas
Si está soldando material plano, es posible que deba proteger la parte posterior de la soldadura de la formación de azúcar. No puede sellar una soldadura plana como una tubería, pero hay otras formas de proteger la parte posterior de la soldadura.
Flujo
El fundente es una combinación de productos químicos que protegen el metal de la corrosión durante la soldadura. Los soldadores revestidos y algunos alambres para soldadores MIG incluyen fundente en la varilla. Los herreros usan fundente en polvo en las soldaduras de forja. Puede aplicar fundente en polvo en la parte posterior de una junta de acero inoxidable para proteger la soldadura de la formación de azúcar. Hay fundentes hechos específicamente para soldar acero inoxidable.
Los fundentes de acero inoxidable pueden ser líquidos, gel o polvo. Después de limpiar y preparar la junta, aplique el fundente como se indica en el empaque. Tenga cuidado con el fundente: algunos contienen ácido u otros materiales corrosivos, por lo que no querrá que entre en contacto con la piel desnuda.
Una vez que haya completado la soldadura, deberá quitar el fundente de la parte posterior de la soldadura. Una amoladora angular es la forma más fácil de hacer esto. También puedes usar un cepillo de alambre para restregarlo, pero esto puede llevar un tiempo.
Si está trabajando con material plano, la eliminación de fundente no es un problema. Si está soldando tuberías que deben ser sanitarias (para la fabricación de alimentos o productos farmacéuticos), no podrá limpiar todo el fundente del interior de la tubería. La purga es el camino a seguir para la tubería sanitaria. El fundente está bien para colectores de escape y otras tuberías que no tienen que ser sanitarias por dentro.
Cinta de soldadura
La cinta de fibra de vidrio también se usa para proteger las soldaduras del azúcar. La cinta contiene una tira de adhesivo en los tercios exteriores de la cinta, con una tira de fibra de vidrio en el tercio medio. Esta cinta protege la parte posterior de la soldadura del oxígeno y captura el gas de protección del soplete en la soldadura.
No puedes usar cualquier cinta para esto. La tira de fibra de vidrio es resistente al calor para que permanezca en su lugar incluso con el calor de la soldadura. También mantiene el adhesivo alejado de la junta porque el adhesivo mismo puede convertirse en un contaminante. Si desea proteger su soldadura con cinta, utilice únicamente cinta de soldar.
Para utilizar cinta de soldar, ajuste y sujete las piezas a soldar. Dales la vuelta para que puedas acceder a la parte posterior de la unión soldada. Coloque una tira de cinta a lo largo de la junta con la fibra de vidrio centrada a lo largo del borde de la junta. Voltea la pieza y estarás listo para soldar.
Barra de respaldo
Una barra de respaldo es una placa que se coloca detrás de la junta mientras se suelda. Se encuentran disponibles barras de respaldo que tienen capacidad para el flujo de gas. Estos tienen una ranura a lo largo de la placa con orificios conectados a un suministro de gas de protección. La ranura se convierte en una pequeña cámara de purga que protege la parte posterior de la junta, al igual que el gas de protección que fluye del soplete protege la parte delantera.
Respaldo de cobre
Un protector tradicional para la parte posterior de las soldaduras planas son las piezas grandes de cobre. El cobre protege la soldadura de dos maneras. Primero, reduce la exposición al oxígeno y atrapa el gas de protección. Hace esto simplemente estando físicamente en el camino del flujo de aire a la junta. En segundo lugar, el cobre absorbe muy bien el calor. Mantiene la parte posterior de la junta soldada más fría, lo que también reduce la oxidación.
La clave para hacer que el respaldo de cobre funcione es la masa. Necesita hojas lo suficientemente largas y anchas para bloquear el aire de toda la soldadura. También necesita suficiente peso para absorber el calor de la soldadura y alejarlo de la junta. Las sábanas delgadas no lo cortarán aquí. Estas piezas deben tener algo de peso.
Varillas TIG con núcleo de fundente
Un nuevo desarrollo en la soldadura TIG es la varilla con núcleo fundente. Al igual que el alambre con núcleo de fundente y las varillas de arco, estas varillas tienen fundente incorporado en la varilla. Puede soldar TIG con estos como cualquier otra varilla y estar seguro de que la parte posterior de su soldadura no obtendrá azúcar, incluso si no está protegida de otra manera. Al igual que el fundente independiente, las varillas con núcleo de fundente no deben usarse para tuberías sanitarias.
Cámara de purga
A veces es necesario soldar algo con una forma extraña que no se puede purgar o proteger de la forma tradicional. Para esos artículos, necesita una cámara de purga. Las cámaras de purga son burbujas de plástico transparente que se pueden llenar con gas de purga. Las burbujas tienen guantes incorporados que están sellados en el codo para que puedas manipular objetos dentro de la cámara sin dejar salir el gas.
Para usar una cámara de purga, sujeta las piezas a soldar y las inserta en la cámara junto con la varilla y la antorcha. La cámara se infla con gas de purga y luego se puede soldar la pieza con todo protegido.
Seguridad del gas de purga
Los gases de purga son claros e inodoros. Ellos (por definición) no contienen oxígeno. Si bien eso es bueno para el acero inoxidable, es malo para usted. Respirar argón o helio puro es mortal. El helio se acumula en la parte superior de las cámaras selladas, mientras que el argón se acumula en la parte inferior. No puedes verlos, pero los gases se acumulan como el agua en un tazón.
Nunca ponga su cabeza en una cámara de purga mientras el gas está fluyendo o inmediatamente después de soldar. Dele tiempo al gas para que se disperse antes de meter la cabeza. Deje que la soldadura se enfríe y que el gas se disperse antes de mirarla. No puedes oler el helio puro o el argón puro, y tampoco puedes verlos. Respirar cualquiera de los dos eliminará el oxígeno de la sangre rápidamente. El primer síntoma de respirar gas de purga es desmayarse.
Si está trabajando con gases de purga, no trabaje solo. Si respira argón o helio al 100 %, se desmayará sin darse cuenta del peligro. Los gases no se ven, se sienten ni huelen de forma inusual. Un segundo estás respirando, al siguiente estás fuera. La buena noticia es que estará bien, si lo sacan del gas de purga de inmediato. La mala noticia es que no puedes salir solo.
Nunca use gas de purga solo y nunca ponga su cabeza en una cámara de purga. Respirar gases de purga no le hará daño, lo matará.
En conclusión
Como puede ver, la purga no es peligrosa ni difícil, pero es importante que se haga correctamente.