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Defectos en la soldadura

Air Liquide le explica cuáles son los defectos más habituales en la soldadura y cómo evitarlos.

Con frecuencia los soldadores deben enfrentarse a defectos en la soldadura y corregirlos. Estos defectos no son siempre fáciles de detectar a simple vista. Air Liquide le explica en detalle cuáles son los principales defectos y cómo evitarlos.

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Los materiales que se van a soldar

De forma general, la mayoría de los metales pueden soldarse con TIG / MIG / MAG o láser, con más o menos dificultades metalúrgicas u operativas. 

 

Los diferentes tipos de aceros

Por lo general, se usan varios tipos de aceros diferentes:

  • Los aceros no aleados o aceros al carbono
  • Los aceros inoxidables ferríticos o martensíticos 
  • Los aceros inoxidables austeníticos

Cada una de estas categorías se comporta de forma diferente; ciertas aleaciones de estas categorías también pueden tener características específicas.

En la práctica, conviene por lo tanto definir con método los campos de soldadura donde utilizar cada uno de los materiales y los procesos utilizados.

 

Los principales defectos en la soldadura

Podemos clasificar los defectos en la soldadura en dos categorías: los vinculados al proceso o a los parámetros operativos, y los defectos metalúrgicos.

Fisuración en caliente

Para garantizar la geometría del montaje, las piezas suelen estar sujetas con bridas. El aumento de la temperatura durante la ejecución de la soldadura genera una dilatación térmica que se traduce en estrés mecánico si la pieza no puede dilatarse con libertad. En función de la energía lineal y de las propiedades mecánicas de la junta ligada a la aleación con un posible impacto de los elementos de aleación añadidos al metal de aporte, el cordón puede fisurarse en la solidificación. 

 

Porosidades/burbujas

Dependiendo del material, pueden aparecer porosidades o burbujas en el cordón. En efecto, el arco eléctrico romperá principalmente las moléculas presentes y favorecerá el paso de elementos atómicos al baño de fusión. Durante la solidificación, pueden quedar atrapadas burbujas de gas  en función del límite de solubilidad de los elementos de la matriz metálica. 

Por ejemplo:

  • El acero al carbono apenas soporta pequeñas cantidades de nitrógeno
  • El aluminio con el hidrógeno (que puede proceder de la humedad del aire o de la capa de alúmina)

Cabe destacar que la aplicación del gas de protección desempeña un papel importante a la hora de prevenir la aparición de porosidades. A menudo, esto depende menos de la pureza del gas que de la posición de la antorcha, el ajuste del caudal, etc. La preparación del estado de la superficie también es importante, en concreto en el caso de chapas de acero pintadas previamente o de piezas de aluminio.

 

Defectos geométricos

La energía lineal es un punto importante. A una velocidad de avance constante, conviene observar los parámetros eléctricos para sacar conclusiones sobre la transferencia de calor a la chapa remitiéndose a las tablas de cálculo que combinan los efectos cruzados del proceso, el tipo de configuración (ángulo, etc.).

La tasa de metal depositado también es vital para garantizar una buena resistencia mecánica.

Una vez establecidos estos parámetros, debe optimizarse la geometría del cordón. En los procesos regulados, el resultado se hará constar en las WPQR/WPS, incluyendo todos los parámetros importantes como el tipo de máquina, la configuración de soldadura, etc.

Conviene prestar una atención especial a:

  • La penetración: profundidad máxima de la zona fundida. Debe ser suficiente sin ser excesiva, por el riesgo de perforar la chapa. En ciertos procesos, se colocan respaldos para garantizar una penetración sin hundimiento. Pueden ser de cobre enfriado con agua, salvo que este material esté prohibido en las normas de construcción. 
  • La forma de penetración: por ejemplo, para la soldadura en ángulo, la penetración estrecha por la raíz, es sinónimo de riesgo de falta de penetración en raíz; son preferibles penetraciones compactas. 
  • Un sobreespesor de cordón controlado: aunque indispensable, conviene limitar el sobreespesor (o cuello en ángulo) con arreglo a las normas de construcción que se apliquen, con el objetivo de optimizar la tasa de depósito y la productividad. 
  • La forma del cordón: los ángulos de unión (vinculados al mojado) deben ser lo más reducidos posibles. Por ejemplo, en montajes sometidos a fatiga, unos ángulos demasiado abruptos pueden concentrar los problemas y provocar la ruptur

En el caso de todos estos parámetros, existen calibres o galgas que permiten comprobar con sencillez los parámetros geométricos observables en el cordón.

  • Las mordeduras: en ocasiones, aparecen en el borde del cordón faltas de fusión y en casos extremos jorobas, a menudo relacionadas con una velocidad excesiva o con un ajuste no adecuado de la tensión eléctrica. 

 

Fisuración en  frío

Los soldadores temen la fisuración en frío; son las grietas que pueden aparecer en ciertos materiales varios días después de que se realice la soldadura, a menudo al provocar estrés o durante el manejo de la pieza. 

El principio es bastante complejo: en función de los materiales (por ejemplo, acero o acero inoxidable ferrítico), durante la soldadura puede introducirse hidrógeno denominado difusible en la matriz metálica. Estos átomos de hidrógeno migrarán progresivamente al límite del grano de la estructura e iniciarán fracturas cuando aparezca la tensión. Por tanto, es especialmente importante comprobar la sensibilidad del material que se va a montar a la fisuración eno para tomar las medidas necesarias. 

 

Alteración de las propiedades mecánicas

Conviene elegir las mejores parejas de hilo y gas para garantizar las propiedades mecánicas. Los efectos del incremento de la concentración de oxígeno disuelto o de una incorrecta transferencia de elementos de aleación al arco pueden ser importantes. 

De igual forma, en la soldadura de acero inoxidable austenítico la oxidación excesiva crea carburos de cromo que pueden alterar la resistencia a la corrosión.

Los propios parámetros eléctricos de corriente / tensión pueden influir en gran medida en las variaciones del tamaño del grano durante la solidificación y degradar mucho el rendimiento mecánico. 

 

Aspecto de la soldadura

Existen numerosos parámetros que pueden alterar el aspecto del cordón y, por tanto, la calidad. Cabe destacar:

  • La coloración de los cordones de acero inoxidable si el cordón está mal protegido; en ese caso, deben comprobarse los parámetros operativos, incluso debe contemplarse el uso de un escudo protector para proteger el cordón ya caliente tras el paso del electrodo
  • Los silicatos: normalmente en forma de islas de material en la superficie. Pueden provocar defectos durante la soldadura multipase o causar problemas posteriores tras la pintura, por ejemplo (astillado).

De nuevo, la elección de la pareja hilo / gas es importante.

En resumen, la formación de los soldadores debe incluir una inspección visual final de la operación de soldadura para obtener los criterios de calidad requeridos.

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