Los gases de protección son inertes o semi-gases inertesque se utilizan comúnmente en varios procesos de soldadura, más notablementesoldadura por arco metálico con gasysoldadura por arco de tungsteno y gas(GMAW y GTAW, más conocidas como MIG y TIG, respectivamente). Su finalidad es proteger el área de soldadura deoxígeno, yvapor de aguaDependiendo de los materiales que se suelden, estos gases atmosféricos pueden reducir la calidad de la soldadura o dificultar la soldadura. Otros procesos de soldadura por arco también utilizan otros métodos para proteger la soldadura de la atmósfera:soldadura por arco metálico protegido, por ejemplo, utiliza unelectrodocubierto en unflujoque produce dióxido de carbono cuando se consume, un gas semiinerte que es un gas de protección aceptable para soldar acero.
La elección incorrecta del gas de soldadura puede dar lugar a una soldadura porosa y débil, o a salpicaduras excesivas; esto último, si bien no afecta a la soldadura en sí, provoca pérdida de productividad debido a la mano de obra necesaria para eliminar las gotas dispersas.
Las propiedades importantes de los gases de protección son su conductividad térmica y sus propiedades de transferencia de calor, su densidad relativa al aire y la facilidad con la que se ionizan. Los gases más pesados que el aire (por ejemplo, el argón) cubren la soldadura y requieren caudales más bajos que los gases más ligeros que el aire (por ejemplo, el helio). La transferencia de calor es importante para calentar la soldadura alrededor del arco. La ionización influye en la facilidad con la que se inicia el arco y en el alto voltaje que se requiere. Los gases de protección se pueden utilizar puros o como una mezcla de dos o tres gases. En la soldadura láser, el gas de protección tiene una función adicional, ya que evita la formación de una nube de plasma sobre la soldadura y absorbe una fracción significativa de la energía del láser. Esto es importante para los láseres de CO2; los láseres Nd:YAG muestran una menor tendencia a formar dicho plasma. El helio desempeña mejor esta función debido a su alto potencial de ionización; el gas puede absorber una gran cantidad de energía antes de ionizarse.
HelioEs más ligero que el aire, por lo que se requieren caudales mayores. Es un gas inerte que no reacciona con los metales fundidos.conductividad térmicaes alto. No es fácil de ionizar, requiriendo un voltaje más alto para iniciar el arco. Debido a un potencial de ionización más alto, produce un arco más caliente a un voltaje más alto, proporciona un cordón ancho y profundo; esto es una ventaja para las aleaciones de aluminio, magnesio y cobre. A menudo se agregan otros gases. Se pueden usar mezclas de helio con adición de 5-10% de argón y 2-5% de dióxido de carbono ("tri-mix") para soldar acero inoxidable. También se usa para aluminio y otros metales no ferrosos, especialmente para soldaduras más gruesas. En comparación con el argón, el helio proporciona un arco más rico en energía pero menos estable. El helio y el dióxido de carbono fueron los primeros gases de protección utilizados, desde el comienzo de la Segunda Guerra Mundial. El helio se usa como gas de protección ensoldadura láserparaláseres de dióxido de carbonoEl helio es más caro que el argón y requiere mayores caudales, por lo que, a pesar de sus ventajas, puede no ser una opción rentable para una producción de mayor volumen. El helio puro no se utiliza para el acero, ya que genera un arco errático y fomenta las salpicaduras.
OxígenoSe utiliza en pequeñas cantidades como adición a otros gases; normalmente como una adición del 2 al 5 % al argón. Mejora la estabilidad del arco y reduce latensión superficialdel metal fundido, aumentandomojadadel metal sólido. Se utiliza para la soldadura por transferencia por pulverización de metales blandos.aceros al carbono, baja aleaciónyaceros inoxidables. Su presencia aumenta la cantidad de escoria. Argón-oxígeno (Ar-O2) Las mezclas de argón y dióxido de carbono se sustituyen a menudo por mezclas de argón, dióxido de carbono y oxígeno. El oxígeno provoca la oxidación de la soldadura, por lo que no es adecuado para soldar aluminio, magnesio, cobre y algunos metales exóticos. El aumento de oxígeno hace que el gas de protección oxide el electrodo, lo que puede provocar porosidad en el depósito si el electrodo no contiene suficiente oxígeno.desoxidantesEl exceso de oxígeno, especialmente cuando se utiliza en aplicaciones para las que no está prescrito, puede provocarfragilidadEn la zona afectada por el calor. Las mezclas de argón y oxígeno con un 1-2 % de oxígeno se utilizan para el acero inoxidable austenítico donde no se puede utilizar argón-CO2 debido al bajo contenido de carbono requerido en la soldadura; la soldadura tiene una capa de óxido resistente y puede requerir limpieza.
HidrógenoSe utiliza para soldar níquel y algunos aceros inoxidables, especialmente piezas más gruesas. Mejora la fluidez del metal fundido y mejora la limpieza de la superficie. Sin embargo, puede causarfragilización por hidrógenode muchas aleaciones y especialmente del acero al carbono, por lo que su aplicación suele limitarse a algunos aceros inoxidables. Se añade al argón en cantidades normalmente inferiores al 10%. Se puede añadir a mezclas de argón y dióxido de carbono para contrarrestar los efectos oxidantes del dióxido de carbono. Su adición estrecha el arco y aumenta la temperatura del arco, lo que conduce a una mejor penetración de la soldadura. En concentraciones más altas (hasta un 25% de hidrógeno), se puede utilizar para soldar materiales conductores como el cobre. Sin embargo, no se debe utilizar en acero, aluminio o magnesio porque puede causar porosidad y fragilización por hidrógeno.
Óxido nítricoLa adición sirve para reducir la producción deozonoTambién puede estabilizar el arco al soldar aluminio y acero inoxidable de alta aleación.
Se pueden utilizar otros gases para aplicaciones especiales, puros o como aditivos mezclados, por ejemplo:hexafluoruro de azufreodiclorodifluorometano.
Hexafluoruro de azufreSe puede agregar al gas de protección para la soldadura de aluminio para unir el hidrógeno en el área de soldadura y reducir la porosidad de la soldadura.
DiclorodifluorometanoEl argón se puede utilizar como atmósfera protectora para la fusión de aleaciones de aluminio y litio. Reduce el contenido de hidrógeno en la soldadura de aluminio, evitando la porosidad asociada.
