WP-316 Los Weld Trailing Shields® (escu-dos protectores para soldadura) Argweld® protegen las soldaduras

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Históricamente, el uso de algunas aleaciones metálicas como el titanio ha estado limitado por el coste y los problemas asociados con el procesamiento, en particular, la soldadura. Sin embargo, el reconocimiento de la alta relación resistencia-peso y la resistencia a la corrosión actualmente continúa encabezando su uso en los sectores aeroespacial y de automóviles deportivos y en las industrias nuclear y de procesos. Solo en la industria aeroespacial, el contenido de titanio en aviones de cuerpo ancho ha aumentado en los últimos cinco años en más del 22 %.

Si bien estas aleaciones ofrecen ventajas importantes sobre los materiales alternativos, especialmente en la reducción del peso y el aumento de la resistencia a la corrosión, la fabricación que utiliza soldadura por fusión necesita un enfoque especializado para evitar la introducción de contaminación y la reducción de la resistencia mecánica que puede dar lugar a fallas en el servicio.

Soldadura por fusión

Durante muchos años se han reconocido los problemas potenciales asociados con la soldadura por fusión de algunas aleaciones. Ya hacia 1965, un informe exhaustivo de la NASA (ref. 1) señaló la importancia de la limpieza previa a la soldadura y el uso de gas protector durante el proceso de soldadura. Publicaciones más recientes (ref. 2 y 3) se refieren a la necesidad de una protección adecuada frente a la oxidación.

Principios de limpieza

La contaminación del metal de soldadura y las zonas contiguas afectadas por el calor pueden reducir la ductilidad hasta un valor inaceptablemente bajo. Tanto es así que se pueden producir grietas incluso en condiciones de restricción moderada.

Deben retirarse los aceites y grasas en y cerca de la junta de soldadura y deben usarse guantes protectores durante la manipulación posterior. Son adecuados los guantes sin nitrilo o pelusa.

Siempre que sea posible, deben ponerse a disposición herramientas específicas y un puesto de trabajo específico para minimizar el riesgo de contaminación cruzada de otros metales. Esto incluye polvo de aluminio, acero inoxidable y otras aleaciones comunes. Los procedimientos de limpieza están bien establecidos (ref. 3).

Protección con gas inerte

Los óxidos formados cuando los metales están expuestos a altas temperaturas pueden provocar fragilidad. Por estos motivos, todas las partes de la soldadura y la zona afectada por el calor deben estar protegidas de la atmósfera hasta que la temperatura descienda por debajo de 400ºC.

Existen dos posibilidades para proporcionar una protección adecuada. La realización de la operación de soldadura en vacío se utiliza ampliamente en la industria aeroespacial y el proceso de soldadura por haz de electrones es eficaz a este respecto.

Sin embargo, estas opciones de vacío pueden ser muy costosas a menos que sea necesario unir un gran número de componentes idénticos. Una alternativa más práctica es utilizar gas inerte para proporcionar un entorno protector y esto, junto con equipos de soldadura y accesorios y procedimientos especializados, hoy en día es de uso generalizado.

El color de las soldaduras se puede utilizar como un indicador útil de la eficacia de la protección e, indirectamente, de la calidad de la soldadura. Los colores de la soldadura reflejan el grado en que la soldadura estuvo expuesta al oxígeno atmosférico a temperaturas elevadas. Un lustre metálico plateado brillante generalmente se puede tomar como una indicación de una buena soldadura. Como ejemplo, la tabla 1 presenta gamas de colores para aleaciones de titanio.

Plateado brillante         Aceptable           Violeta Inaceptable
Plateado Aceptable   Azul oscuro         Inaceptable
Pajizo claro Aceptable   Azul claro Inaceptable
Azul claro Aceptable   Verde Inaceptable
Bronce Aceptable   Gris Inaceptable
Marrón Aceptable   Blanco Inaceptable


Tabla 1 Gamas de criterios de color para soldaduras en aleaciones de titanio.

Weld Trailing Shields® (escudos protectores para soldadura) Argweld®

Se puede proporcionar una protección principal de la soldadura fundida mediante un diseño cuidadoso del soplete de soldadura. Los sopletes estándar pueden ser adecuados, pero una taza de cerámica grande es esencial para proporcionar incluso una protección principal nominal para toda la soldadura fundida. Se puede proporcionar una protección significativamente mejor mediante el uso de un Weld Trailing Shield® (escudo protector para soldadura) Argweld®, que tiene como función proteger el metal de soldadura solidificado y las zonas afectadas por el calor asociadas hasta que la temperatura desciende por debajo de 400ºC.

El concepto del Weld Trailing Shield® (escudo protector para soldadura) Argweld®, desarrollado para proporcionar protección con gases inertes detrás de la antorcha de soldadura se introdujo hace más de 50 años. Ha sido rediseñado recientemente por Huntingdon Fusion Techniques Ltd para aprovechar los desarrollos técnicos y las mejoras en las técnicas y materiales de fabricación.

La compañía está establecida como el proveedor internacional líder de escudos protectores para soldadura, habiendo vendido más de 5000 Weld Trailing Shield® (escudos protectores para soldadura) Argweld® en todo el mundo.

La calidad asegurada se garantiza a través del compromiso de la compañía de fabricar completamente en el Reino Unido.

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Fig 1 Instalaciones de la empresa y proceso de fabricación

 

Los Weld Trailing Shields® (escu-dos protectores para soldadura) Argweld® protegen las soldaduras 

Fig 2 Detalles del avanzado Weld Trailing Shield® (escudo protector para soldadura) Argweld

 

Los Weld Trailing Shields® (escudos protectores para soldadura) Argweld® de Huntingdon Fusion Techniques, HFT® han sido diseñados específicamente para su uso con sopletes de GTAW (TIG) o PAW (plasma) y proporcionan un alto nivel de protección con gas inerte adicional para complementar el suministrado por el soplete básico.

Existen modelos para soldadura de chapa plana y versiones radiadas para todos los diámetros de soldadura de tuberías o depósitos circunferenciales. Las versiones radiadas se suministran para soldadura externa o interna.

Características principales del Weld Trailing Shield® (escudo protector para soldadura) Argweld® contemporáneo:

  • Un sistema de distribución de gas de malla múltiple garantiza un flujo de gas uniforme y no turbulento sobre la superficie que se está soldando.
  • El soplete de soldadura está montado en el extremo delantero del escudo protector y el gas inerte se suministra a través de orificios de conexión rápida detrás de la zona de fusión. Gracias a una alternativa de diseño de clip única los tamaños del Weld Trailing Shield® (escudo protector para soldadura) Argweld® se pueden adaptar sin tener que cambiar el soplete de soldadura.
  • Se garantiza un sellado entre el escudo protector y la labor mediante el uso de faldas de silicona flexibles, preformadas y fácilmente reemplazables. La turbulencia dentro de la cavidad se evita haciendo pasar el gas a través de un filtro de malla fina por encima de la zona de fusión.

 

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Fig. 3 La gama de los Weld trailing Shields® (escudos protectores para soldadura) Argweld® es extensa y se puede ajustar a superficies curvas además de a uniones de soldadura lineales. Se pueden fabricar modelos de perfil no lineal para ajustarse a curvaturas tan pequeñas como 25 mm de diámetro. Imágenes cortesía de Huntingdon Fusion Techniques HFT®.

 

Elección de un Weld Trailing Shield® (escudo protector para soldadura) Argweld®

La selección depende de una serie de factores, pero es necesario tener en cuenta los siguientes:

  • La medida en que la oxidación debe limitarse a lo largo de la longitud de la soldadura.
  • El espesor del material que se va a soldar.
  • El proceso de soldadura que se va a utilizar (PAW tiene un aporte de calor diferente a GTAW).
  • La velocidad de soldadura y la corriente.

Referencias

  1. NASA technical memorandum TM X-53432 [Memorando técnico de la Nasa TM X-53432], oct., 1965 Vagi J. J.
  2. Welding of titanium and its alloys - Part 1 [La soldadura de titanio y sus aleaciones; parte 1], Mathers G., The Welding Institute.
  3. Yang S., febrero, 2015, Berkeley University of California (Universidad de California en Berkeley). Welding Design and Fabrication [Diseño y fabricación de soldadura].

Otras fuentes de información

Huntingdon Fusion Techniques Ltd es una empresa liderada por la tecnología con una extensa biblioteca disponible para sus clientes a pedido. La biblioteca incluye una amplia gama de documentos técnicos internos, muchos de los cuales han sido publicados internacionalmente.
https://www.weldtrailingshields.com
https://www.instagram.com/argweldweldtrailingshields/

Artículos publicados

Titanium Welding in Motorsports [Soldadura de titanio en deportes de motor]. Welding Journal. Marzo, 2018.
Developments in weld purge gas oxygen monitoring technology [Desarrollos en tecnología de supervisión de oxígeno de gas de purga de soldadura]. Stainless Steel World. Marzo, 2015.
Shielding and Gas Purging Techniques [Técnicas de protección y purga de gases]. Stainless Steel World. Oct./nov./dic./ene., 2017/18. 

 Por Michael Fletcher, PhD en Metalurgia

Universidad de Leeds

Delta Consultants

 

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