Fundamentos del proceso de soldadura con oxicombustible
La soldadura con oxicombustible utiliza una llama de alta temperatura y alta temperatura producida al quemar un gas combustible (más comúnmente acetileno) mezclado con oxígeno puro. Sin embargo, tenga en cuenta que tres procesos principales dependen del gas combustible:
No obstante, el oxígeno también se puede mezclar con gases como propileno, butano y otros. El gas utilizado para soldar depende del tipo de proyecto, costo y control de llama.
Este calor se utiliza además para derretir las superficies de interfaz de las placas de soldadura que se mantienen unidas para formar una junta. Puede soldar oxicorte con o sin la ayuda de material de relleno. Si se usa la varilla de aporte, se alimenta manualmente directamente al baño de soldadura fundida.
Diferencias críticas entre la soldadura con oxicombustible y la soldadura por arco
Aunque tanto la soldadura con oxígeno y combustible como los procesos de soldadura por arco, como la soldadura MIG, la soldadura TIG o la soldadura revestida, utilizan calor para unir materiales, existe una diferencia en la forma en que se forma el calor y la temperatura real.
La soldadura por arco utiliza electricidad como fuente de calor. Como resultado, la temperatura del arco alcanza aproximadamente 10,000 F.
Mientras tanto, la soldadura con oxígeno y combustible utiliza una llama como fuente de calor. Los gases de oxígeno y acetileno alcanzan temperaturas de hasta 6.000 grados Fahrenheit.
Equipos utilizados en la soldadura con oxígeno y combustible
El equipo de soldadura de oxiacetileno es portátil y fácil de usar. El kit esencial incluye lo siguiente:
- Una de las partes más críticas de un sistema de soldadura a gas es el gas combustible. El gas combustible se almacena en cilindros presurizados de acero que contienen oxígeno y el gas combustible.
- Los reguladores de flujo de gas toman la alta presión de los cilindros y la reducen a la presión de trabajo. Normalmente, este dispositivo ayuda a suministrar oxígeno a una presión constante de entre 70 y 130 KN/M2 y el suministro de gas entre 7 y 103 KN/M2.
- Los gases de oxígeno y acetileno se transfieren del cilindro al soplete de soldadura a través de la manguera. Las mangueras flexibles no deben ser porosas para reducir los riesgos de fugas y para ayudarlo a instalarlas correctamente, la manguera de oxígeno generalmente es verde y la manguera de gas combustible generalmente es roja.
- Los fabricantes crearon otra forma de ayudar a los soldadores a instalar las mangueras correctamente. Los conectores roscados en las mangueras se entregan para evitar una mala conexión accidental. De esa manera, la rosca de la manguera de oxígeno es a la derecha (de serie), mientras que la manguera de gas combustible tiene una rosca a la izquierda.
- Las válvulas de seguridad mantienen el flujo de gas en una dirección, evitando que el gas regrese a la línea o al cilindro equivocados. Por ejemplo, un retroceso de la llama puede dañar el equipo o incluso causar la explosión de un cilindro, por lo que es fundamental verificar el estado de la válvula.
- Los sopletes de soldadura tienen una conexión y una válvula para el gas combustible, una conexión y una válvula para el oxígeno, un mango para que el soldador lo agarre y una cámara de mezcla con una punta donde se forma la llama. Tenga en cuenta que existe una diferencia entre un soplete de soldadura y un soplete de corte.
- Dado que no existe un sistema estándar industrial para identificar los tamaños de punta, los soldadores generalmente los comparan con tamaños de broca numerados.
Gases de oxicombustible: propano, oxígeno, hidrógeno y acetileno
Como comentábamos al principio, el gas acetileno es el combustible más utilizado en este proceso de soldadura. Sin embargo, los soldadores pueden optar por propileno, gas licuado de petróleo (GLP), propano, gas natural, hidrógeno y gas MAPP, según las operaciones de soldadura. Además, los sistemas de corte de combustible líquido utilizan combustibles como gasolina, diesel, queroseno y posiblemente algunos combustibles de aviación.
CombustibleTemperaturaPropano y aire3590° FPropano y oxígeno4087° FHidrógeno y oxígeno5087° FAcetileno y oxígeno5800 °F a 6300 °F
gas acetileno
El acetileno es el combustible principal para la soldadura con oxígeno y combustible y es el combustible elegido para trabajos de reparación y corte y soldadura en general. El gas acetileno se envía en cilindros especiales diseñados para mantener el gas disuelto.
Hay alrededor de 1700 kPa (250 psi) de presión en el tanque de acetileno cuando está completo. El acetileno, cuando se combina con oxígeno, se quema a 3200 °C a 3500 °C (5800 °F a 6300 °F), que es el más alto entre los combustibles gaseosos de uso común.
Como combustible, la principal desventaja del acetileno, en comparación con otros combustibles, es su alto costo, pero los precios generales son aún más bajos en comparación con los procesos de soldadura por arco.
Gas Combustible Hidrógeno
Cuando se combina con oxígeno, el hidrógeno produce una llama limpia, que es adecuada para la soldadura de aluminio con gas. Además, dado que el hidrógeno se puede usar a una presión más alta que el acetileno, es ideal para soldadura y corte bajo el agua.
Cuando se mezcla previamente en una proporción de 2:1 con oxígeno puro, el hidrógeno puede producir una temperatura de llama de aproximadamente 2000 °C (3600 F) a presión atmosférica. Esta mezcla de gases de soldadura a menudo se denomina soldadura de oxígeno.
Gas MPS y MAPP
El gas metilacetileno-propadieno (MAPP) y el gas LPG son combustibles similares porque el gas LPG es gas licuado de petróleo mezclado con MPS. Tiene las características de almacenamiento y envío del GLP y un poder calorífico un poco más bajo que el acetileno.
El gas MAPP se puede usar a presiones mucho más altas que el acetileno, a veces hasta 40 o 50 psi en sopletes de corte de oxicombustible de alto volumen que pueden cortar acero con bajo contenido de carbono de hasta 12 pulgadas de espesor.
Gas Combustible Propileno
El propileno se utiliza en la producción, soldadura y corte. Corta de manera similar al propano. Cuando se usa propileno, la antorcha rara vez necesita limpieza de la punta. A menudo hay una ventaja sustancial al cortar con un soplete de inyección en lugar de un soplete de igual presión cuando se usa propileno.
Combustible de gas propano y butano
El butano y el propano no reaccionan entre sí y se mezclan regularmente. Como resultado, los valores caloríficos (calor) de los dos son casi iguales. Ambos se mezclan así para alcanzar la presión de vapor requerida por los soldadores y en función de las condiciones ambientales.
El propano no se quema tan caliente como el acetileno en su cono interior, por lo que rara vez se usa para soldar. El propano, sin embargo, tiene una cantidad muy alta de BTU por pie cúbico en su cono exterior, por lo que con el soplete estilo inyector puede hacer un corte más rápido y más limpio que el acetileno.
Tipos de llamas en soldadura oxicombustible
Se pueden crear tres tipos de llamas de soldadura con oxiacetileno (OFW). Cada uno se puede diferenciar por su color, tamaño y forma. Además, cada llama se puede hacer con una mezcla única de acetileno y oxígeno.
Por lo tanto, el soldador puede ajustar la llama de oxiacetileno para que sea carburizante (también conocida como reductora), neutra u oxidante.
Llama carburante
Un exceso de acetileno en la mezcla de oxígeno y gas combustible crea una llama carburante. Puede distinguir este tipo de llama observando tres zonas de llama; el cono interior caliente, una “pluma de acetileno” al rojo vivo, y el cono exterior de color azul.
Este tipo de llama es adecuada para aplicaciones de llamas de baja temperatura. Por lo tanto, los soldadores lo usan para soldar níquel, metal Monel, acero con alto contenido de carbono y varios metales no ferrosos. Sin embargo, no puede usar llama de cementación para soldar acero.
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Llama neutra
La llama neutra es la llama más utilizada al soldar o cortar. Como su nombre lo indica, puede obtener una llama neutra igualando las proporciones de los gases de oxígeno y acetileno.
Puede distinguir esto observando el cono interior azul claro y el azul más oscuro a un cono exterior incoloro. El cono interior ligero es el lugar donde se combinan el acetileno y el oxígeno. La punta es la parte más caliente de la llama, ya que proporciona aproximadamente 3300 °C (6000 °F), lo cual es suficiente para derretir el acero rápidamente.
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Recuerda que esta es una llama químicamente neutra, lo que significa que genera menos chispas y no hierve. Además, la llama neutra protege al acero de la oxidación, lo que da como resultado soldaduras sólidas.
Llama oxidante
Una llama oxidante tiene un alto contenido de oxígeno (la proporción de oxígeno y acetileno es de 1,5:1). Por lo tanto, aumentar el oxígeno dará como resultado un silbido, mientras que el cono interior se vuelve más corto, más brillante y más puntiagudo.
La llama oxidante crea óxidos indeseables que afectan las propiedades estructurales y mecánicas de la mayoría de las placas de acero. Esa es la razón por la que este tipo de llama no se considera práctico para soldar. Sin embargo, aún puede usarlo para soldar cobre y aleaciones de cobre, como bronce y latón.
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Propiedades de operación de soldadura de gas
La soldadura con oxicombustible se utiliza para soldar tipos de metales, incluidos acero al carbono, aceros aleados, hierro fundido, aluminio y magnesio utilizando oxígeno puro y combustible/gas. Se utiliza un soplete para calentar dos piezas de metal a una temperatura que produce un baño de fusión.
Por lo general, se agrega más metal al charco agregando una varilla de soldadura o una varilla de relleno en el charco de metal fundido. El charco de metal viajará hacia la parte más caliente de la llama, y es por eso que la manipulación del soplete de soldadura es crucial.
La cantidad de calor depende del tamaño de la punta de soldadura, la velocidad de soldadura y la posición de soldadura.
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El tamaño de la punta de soldadura determina el tamaño de la llama. El grosor del metal y el diseño de la junta determinan el tamaño adecuado de la punta.
Si su proyecto requiere la adición de metal de aporte, no debe dejar que la llama de soldadura lo queme. El material de relleno quemado con una llama caliente se verá como una serie de puntos fríos, lo que afectará la resistencia de la soldadura. La soldadura será más fuerte que el metal base original cuando el metal de aporte se agregue correctamente.
Preparación de metales
La preparación del metal base es una parte crucial de cualquier método de soldadura, y el proceso de soldadura con oxiacetileno no es una excepción. Por lo tanto, debe eliminar contaminantes como aceite, suciedad u óxidos, ya que pueden causar una fusión incompleta, porosidad o inclusiones de escoria.
El espesor del metal base en la junta determina el tipo de preparación del borde para la soldadura con gas. Una junta a tope se usa más comúnmente para unir materiales con un grosor inferior a 3/16 de pulgada, mientras que los metales con un grosor superior a 3/16 a 1/4 de pulgada requieren una ligera ranura o abertura de raíz. Al unir metales de más de 1/4 de pulgada, los bordes deben estar biselados.
Corte con oxicombustible
Además de la soldadura, el proceso de oxicombustible se puede utilizar para cortar, pero con un enfoque y una configuración diferentes. Un soplete de corte tiene un cabezal en ángulo de 60 o 90 grados con orificios colocados alrededor de un chorro central.
El soplete sopla presión de oxígeno adicional, lo que hace que el metal se queme y el óxido fundido resultante pase al otro lado. Es por eso que la tasa de flujo de oxígeno es crítica. El menor flujo hará un corte lento e irregular, mientras que demasiado oxígeno desperdiciará el combustible y producirá un corte cóncavo ancho.
Los sopletes de oxipropano generalmente se usan para cortar desechos para ahorrar dinero, mientras que el oxiacetileno puede cortar solo aceros de carbono bajo a medio y hierro forjado.
Aplicaciones de soldadura de oxiacetileno
La soldadura con oxicombustible, ampliamente conocida como soldadura con oxiacetileno, se utiliza para talleres domésticos más pequeños y obras de arte basadas en metal. Además, es útil una vez cuando la electricidad es inaccesible. Además, también se utiliza para soldar tuberías y tubos.
Mientras tanto, el corte con oxicombustión todavía se usa mucho en la industria pesada, así como en trabajos industriales ligeros y de reparación, incluida la industria automotriz.
En general, este proceso de soldadura y corte se utiliza principalmente debido a su capacidad para reducir el espesor de los metales. Además, el equipo también es económico y se puede utilizar en ambos sentidos, tanto manual como mecanizado.