Soldadura industrial: técnicas y procesos

Soldadura industrial: técnicas y procesos

El oxígeno (O₂) y el acetileno (C₂H₂) para el oxicorte, el argón (Ar) y sus mezclas para la soldadura, y el nitrógeno y oxígeno para el corte por láser.

Los gases de soldadura y de corte (recorte) componen el núcleo de la oferta de Air Liquide desde hace más de 100 años. Nuestros gases se adaptan a cualquier tipo de proceso. Con el tiempo, nuestro saber hacer ha evolucionado para dar respuesta a las nuevas necesidades de nuestros clientes y a las nuevas tecnologías. Por ello, nuestros gases y soluciones están en constante evolución para enfrentarse a los desafíos creados por los nuevos procesos de automatización, fabricación y montaje.

La soldadura en un vistazo

Gracias a su amplia experiencia en la industria de la fabricación metálica, Air Liquide ha desarrollado gases especiales y servicios destinados a diferentes tipos de aplicaciones (soldadura, corte y calor). La soldadura es un proceso industrial que permite montar por lo general mediante fusión piezas, máquinas y estructuras a partir de materiales metálicos, como chapas, tubos, etc. Para ello, hay que alcanzar la temperatura de fusión de los metales. La soldadura por arco es el método más extendido. La energía se logra gracias a un arco eléctrico (y corrientes de hasta varias centenas de amperio). Este proceso requiere el uso de un gas, por lo general una mezcla a base de argón, para proteger el baño líquido del aire ambiente. 

Los dispositivos pueden adaptarse para aumentar la productividad de la soldadura automática o robótica.

Gases adaptados a cada situación

Nuestros gases, como el argón, el oxígeno, el nitrógeno, el dióxido de carbono, el helio y el hidrógeno, y nuestras mezclas de gases se suministran en forma de gas comprimido a 200 bar o más, o licuados en depósitos criogénicos. 

Nuestros servicios, equipos y gases ARCAL™ (soldadura por arco TIG, MIG, MAG y plasma) y LASAL™ (soldadura-corte por láser), desarrollados por nuestros expertos, responden a las necesidades más exigentes de la industria metalúrgica. 

Bajo el término de «soldadura por arco bajo flujo gaseoso» se esconden varios tipos de procesos diferentes. ¡Cada uno tiene sus características… y requiere gases de soldadura específicos!

La soldadura por arco

Se divide en diferentes procesos, todos ellos basados en el mismo principio físico: el aumento de la temperatura creado por un arco eléctrico. Cada proceso tiene sus propias características: productividad, calidad y flexibilidad en función de las necesidades.

La soldadura TIG

La soldadura TIG es un proceso de soldadura por arco que emplea un electrodo no fusible en tungsteno (de ahí el nombre de Tungsten Inert Gas). En la soldadura TIG, el arco eléctrico se crea entre el electrodo (incorporado en la antorcha) y la pieza a soldar, bajo la protección de un gas inerte. Por lo general se utiliza un metal de aporte. Por ejemplo, el TIG se utiliza mucho en soldadura orbital para las tuberías.

La soldadura MIG y MAG

La soldadura MIG – MAG es un proceso denominado «semiautomático»: la fusión del metal de la pieza que se va a soldar se obtiene mediante un arco eléctrico creado entre un hilo de soldadura y las piezas que se van a montar.  Este hilo-electrodo fusible de soldadura sirve entonces también como metal de aporte. Por lo general, encontramos hilos sólidos o macizos, pero también existen hilos tubulares. Las máquinas de soldadura MIG / MAG se suministran con una devanadora para controlar la velocidad de avance del hilo durante la operación de soldadura.

La electricidad se transfiere al hilo a nivel de la antorcha a través de un tubo de contacto de cobre. 

Los generadores más modernos incluyen sistemas electrónicos de control de los parámetros y permiten un uso simplificado (sinergias). En la práctica, una simple pulsación en el gatillo de la antorcha permite recurrir a programas para adaptarse por ejemplo a las diferentes posiciones en plano, vertical hacia arriba, etc.

MIG significa “Metal inert gas” y MAG “Metal active gas”: ambos procesos se diferencian por la naturaleza del gas de soldadura empleado, inerte o no. De esta forma, en la soldadura MIG, el gas es inerte y no reacciona con el metal en fusión, al contrario de lo que sucede en el proceso MAG. 

El gas de soldadura: siempre indispesable

Ya sea activo o inerte, el gas de soldadura es siempre indispensable en los procesos de soldadura por arco. Garantiza una protección localizada de la soldadura indispensable para alcanzar las propiedades mecánicas de las juntas y permite optimizar la velocidad y/o calidad de la soldadura, en función del proyecto. Por tanto, la elección de la mezcla gaseosa utilizada no es trivial.

Existen otros procesos de soldadura, como:

• la soldadura por plasma, soldadura por arco con un gas ionizado (el plasma),
• la soldadura por láser, que aúna precisión y rapidez,
• la soldadura por llama (soplete),
• la soldadura por resistencia / por puntos: el aporte de calor se realiza mediante el efecto Joule,
• la soldadura por arco sumergido,
• la soldadura por fricción rotativa,
• etc.

En las actividades de soldadura y corte, es indispensable llevar EPI (equipos de protección individuales), como máscaras o pantallas de soldadura, guantes, calzado o mandiles tanto en el exterior, en el taller como durante la operación, para garantizar una seguridad óptima para los operarios durante las actividades de soldadura.

Gases de protección para soldadura

Una de las características comunes a estos procesos es que es necesario el uso de un gas de protección adecuado, sino la soldadura no va a ser posible o no va a tener las prestaciones adecuadas. Las principales misiones del gas de protección son: proteger el metal fundido de la atmósfera (oxígeno, nitrógeno, vapor de agua), estabilizar el arco eléctrico y además tiene influencia sobre la regulación del equipo de soldadura. Además de estas funciones principales, la elección del gas de soldadura tiene influencia sobre el acabado y forma del cordón, la fluidez del baño de soldadura, la penetración, la compacidad (ausencia de porosidad), nivel de proyecciones y humo y la metalurgia del cordón de soldadura. Por lo tanto, la elección del gas de soldadura correcto tiene influencia sobre la calidad y el coste de la soldadura. Existen diferentes gases de soldadura, el gas adecuado para cada uno de los procesos viene marcado por las propiedades físicas de dichos gases, así como de las prestaciones esperadas de la soldadura. La normativa europea EN ISO 14175 Gases de protección para soldeo por fusión y procesos afines, dónde vienen recogidos los gases que se usan en este proceso, su pureza y tolerancia de fabricación. Los gases definidos son Ar, He, CO₂, O₂, H₂ y N₂. Los más utilizados a nivel industrial son el Ar, para soldadura TIG y las mezclas de Ar/ CO₂ para la soldadura MAG de los aceros al carbono. El uso fundamental del nitrógeno es para la protección de la raíz de la soldadura Dado que una de las principales funciones de los gases es la protección del baño de soldadura de la atmósfera, la pureza del gas de soldadura es por tanto un requisito indispensable para obtener soldaduras de calidad. La norma EN ISO 14175, especifica como requisitos de pureza: N40 (99,99%) para gases inertes y N30 (99,9%) para mezclas de argón y gases oxidantes (CO₂, O₂). Cabe destacar que en los gases de la gama ARCAL™, gases de soldadura de Air Liquide, la pureza garantizada es N48 (99,998 %) para Argón puro, y para las mezclas el nivel de impurezas garantizado es muy inferior al mínimo exigido en dicha norma.

Control de calidad en soldadura

Las operaciones de soldadura son etapas esenciales en la fabricación de muchos equipos avanzados y de uso cotidiano. Sea cual sea su sector de actividad, la calidad de sus soldaduras es decisiva porque garantiza la resistencia mecánica de las estructuras producidas y, en definitiva, su seguridad de instalación y de uso. 
Desarrollar un sistema de calidad en materia de soldadura ciertamente supone un coste, pero es absolutamente necesario: hace falta personal competente, es necesario pagar a los organismos de cualificación, mantener el sistema de calidad, invertir en infraestructura industrial, controles, formaciones, etc. Para ello, se necesitan soldadores competentes, un diseño eficaz, soluciones y procesos correctamente escogidos.
La norma UNE-EN ISO 3834 Requisitos de calidad para el soldeo por fusión de materiales metálicos, resulta una herramienta muy útil para implantar un sistema de calidad acorde a la ISO 9001:2015

• Construir de manera fiable y conforme a las normas,
• Construir de manera eficaz, al mejor coste,
• Valorizar al personal,
• Valorizar y formalizar los conocimientos de la empresa,
• Captar mercados, obtener pedidos.

Normas en soldadura

¿Qué es una norma?
Es un «documento, establecido por consenso entre expertos en la materia y aprobado por un organismo reconocido, que establece, para usos comunes y repetidos, reglas, pautas o características, para actividades o sus resultados, que garantizan un nivel de orden óptimo en un contexto dado». Fuente: iso.org
Dependiendo del nivel en el que se elaboren, las normas aprobadas tienen diferentes prefijos. 
Estos permiten identificar el territorio de aplicación de la norma.

• ISO (International Standard Organisation) se refiere a las normas aprobadas internacionalmente, es decir, reconocidas por muchos países del mundo.
• EN ISO hace referencia a las normas internacionales que Europa reconoce a través de su comité de normalización (CEN).

Cada país tiene su propio organismo nacional de normalización: AFNOR para Francia, UNE para España, DIN para Alemania, IPQ para Portugal, UNI para Italia, etc. 
P. ej.: una norma española reconocida en toda Europa tendrá el prefijo UNE EN. Si se reconoce internacionalmente, entonces se indicará UNE EN ISO.
El corpus normativo está compuesto de normas españolas, europeas e internacionales. Estas se aplican a temáticas con las que usted se enfrenta todos los días en su actividad:

• La higiene, la seguridad y la protección de sus soldadores,
• Los requisitos de calidad en materia de soldadura y la coordinación de tareas/actividades,
• Los ensayos destructivos y los ensayos no destructivos,
• Las cualificaciones de procedimientos,
• Las cualificaciones de sus soldadores.

Además de las normas que rigen la actividad industrial, ciertas fabricaciones también están sujetas a normas de construcción específicas, como los códigos de construcción para la fabricación de aparatos a presión, etc.
Cada código de construcción se compone a su vez de un conjunto de recomendaciones y notas de cálculo divididas en secciones: generalidades/principios, materiales, diseño o cálculos, fabricación, inspección y control, equipos o dispositivos especiales.

Seguridad en la soldadura

Los procesos de soldadura por arco están ampliamente extendidos en la industria de procesamiento de metales. Para realizar las operaciones de soldadura por arco eléctrico  de una manera segura es imprescindible conocer los riesgos asociados a estos procesos, con el fin de establecer las medidas de seguridad oportunas. Los riesgos fundamentales son:

• Riesgos asociados al lugar de trabajo,
• Riesgos asociados a los materiales y equipos de soldadura,
• Riesgos asociados a los gases de protección y su manipulación,
• Riesgos asociados a los materiales y equipos  utilizados,
• Riesgos eléctricos,
• Riesgos asociados al calor generado,
• Radiaciones óptica,
• Ruido,
• Exposición a humos y gases de soldadura.

Por lo tanto las operaciones de soldadura requieren los medidas de protección colectivas e individuales (EPI), para mitigar o eliminar estos riesgos.

¿Qué equipos de protección deben utilizarse?

• Ropa de trabajo: para proteger el cuerpo, toda la ropa debe ser ignífuga: pantalones, camisa, delantal, guantes, calzado de seguridad, polainas, manguitos.
• Protección contra el ruido: uso de cascos
• Protección de los ojos y la cara: 
  • gafas de protección,
  • Careta de soldadura con los filtros de protección adecuados (Con filtración de aire si no se pueden garantizar las condiciones de extracción localizada de humos de soldadura).