¿Qué procesos existen para los aceros inoxidables?

Casi todos los que se conocen del acero no aleado. Los aceros inoxidables austeníticos y ferríticos pueden unirse con los mismos procesos de soldadura por fusión y por presión y con los mismos equipos que los aceros no aleados. Solo queda descartada la soldadura oxigás.

En la producción dominan la soldadura MAG con hilo macizo o alambre tubular y la soldadura TIG. La soldadura por plasma y por haz láser son los procesos mecanizados para grandes series; el electrodo revestido tiene su lugar en obra, y el arco sumergido, en chapa gruesa.

Proceso (ISO 4063) Campo típico Puntos fuertes Límites
MAG con hilo macizo (135) de chapa fina a chapa gruesa, taller y robot alta tasa de deposición, apto para la mecanización; con arco pulsado también chapa fina y soldadura en posición requiere gas con poco O₂ o CO₂; el arco corto produce proyecciones
MAG con alambre tubular (136, 138) espesores de pared medios y grandes pocas proyecciones, cordones planos; alambre tubular de rutilo para soldadura en posición, alambre con relleno metálico para soldadura robotizada multipasada retirar la escoria (136); arrastre de 4 rodillos
TIG (141, sin aporte 142) chapa fina, tubos, pasadas de raíz máxima calidad de soldadura, todas las posiciones, muy limpio, sin proyecciones lento, baja tasa de deposición
Plasma (15) microplasma hasta 1 mm, keyhole hasta unos 10 mm en unión a tope con bordes rectos rápido, cordón y zona afectada térmicamente estrechos, poca distorsión requiere preparación precisa de la junta, utillaje y carro de desplazamiento
Electrodo revestido (111) obra, montaje, reparación equipo sencillo, al aire libre, todas las posiciones, poco calor por cordón lento, escoria, mantener secos los electrodos
Haz láser (52) láser de fibra aprox. 0,2 a 4 mm, láser de CO₂ hasta unos 15 mm cordón muy estrecho, casi sin distorsión, rápido, fácil de automatizar holguras pequeñas, bordes precisos; dúplex: poca austenita
Arco sumergido (12) chapa gruesa, cordones largos tasa de deposición muy alta, cordones lisos solo en posición plana y horizontal, aporte térmico elevado

Valores orientativos según la hoja informativa ISER 823 (2019) y DVS 0931. Los límites dependen del material, la forma de la junta y el equipo.

Soldadura MAG: el caballo de batalla

En la soldadura por arco con gas de los aceros inoxidables se usa casi exclusivamente MAG, con un gas rico en argón que contiene solo un poco de oxígeno o CO₂. Más CO₂ introduce carbono en el metal depositado y reduce la resistencia a la corrosión intergranular.

Se suelda con corriente continua, electrodo de hilo en el polo positivo, con hilos de 0,8 a 1,6 mm. El tipo de arco se elige según la tarea:

  • Arco spray para las posiciones plana y horizontal: gotas finas, sin cortocircuitos, casi sin proyecciones, alto rendimiento.
  • Arco corto para chapa fina, pasadas de raíz y soldadura en posición cuando se necesita poco calor. Inconvenientes: proyecciones muy adheridas y un cordón excesivamente abombado.
  • Arco pulsado: poco calor con una transferencia de material tranquila y con pocas proyecciones. Con él se sueldan tanto chapa fina como chapa gruesa, también en posición. Para los aceros inoxidables suele ser la mejor opción.

Para la conducción de la antorcha, DVS 0931 recomienda:

  • Mantener el arco lo más corto posible. Un arco largo quema más cromo y absorbe nitrógeno del aire, lo que reduce el contenido de ferrita.
  • Conducir el hilo macizo ligeramente empujando o en posición neutra, con el extremo libre del hilo lo más corto posible. Esto mejora el mojado y la penetración.
  • Soldar el alambre con relleno metálico con un extremo libre hasta 5 mm más largo, y el alambre tubular formador de escoria ligeramente arrastrando y en arco spray.

Los gases adecuados se presentan en Gases de protección, la elección del hilo en Elegir el material de aporte.

Alambre tubular: ¿hilo macizo o alambre tubular?

Los alambres tubulares sueldan con pocas proyecciones, y los cordones quedan planos y sin entallas. Pueden usarse en cualquier equipo MIG/MAG convencional.

  • Formadores de escoria, de rutilo (136): arco suave, penetración poco profunda, escoria fácil de retirar. Con escoria de solidificación rápida para todas las posiciones, con escoria de solidificación lenta para las posiciones plana y horizontal. Se sueldan en arco spray o arco corto, no pulsado, bajo argón con O₂ o CO₂.
  • Con relleno metálico (138): sin escoria, alta tasa de deposición y penetración profunda. Adecuados para la soldadura multipasada totalmente mecanizada; gases como para el hilo macizo.

El alambre tubular es más blando que el hilo macizo y puede deformarse bajo la presión de los rodillos de arrastre. Por eso se necesita como mínimo un arrastre de 4 rodillos y una presión de apriete baja.

Soldadura TIG: para chapa fina, tubos y raíces

TIG es el proceso para la máxima calidad de soldadura: chapa fina, tuberías, pasadas de raíz y todas las posiciones. Se suelda con corriente continua, electrodo de tungsteno en el polo negativo, bajo argón.

Para los aceros austeníticos puede usarse, en la soldadura mecanizada, argón con un poco de hidrógeno para soldar más rápido. Esto no se aplica a los aceros ferríticos y dúplex; véase Gases de protección.

Hasta unos 3 mm de espesor de chapa, los grados austeníticos estándar 1.4301, 1.4307, 1.4541, 1.4401, 1.4404 y 1.4571 pueden unirse también sin material de aporte (proceso 142). Los grados más aleados, como 1.4435, 1.4439, 1.4539, y el acero dúplex 1.4462 se sueldan, en cambio, con material de aporte. En el dúplex, sin aporte quedaría demasiada ferrita en el metal depositado.

Soldadura por plasma: rápida y estrecha

El arco de plasma está fuertemente constreñido por una tobera y tiene una densidad de energía mucho mayor que el arco TIG. Se usa casi exclusivamente de forma mecanizada.

  • Microplasma para láminas y chapas de hasta 1 mm aprox., con corrientes a partir de unos pocos amperios.
  • Soldadura keyhole: el chorro de plasma atraviesa la chapa y el baño de fusión se cierra detrás de él. Las chapas de hasta unos 10 mm se sueldan de una pasada como unión a tope con bordes rectos. Las más gruesas reciben un chaflán en Y con un talón de unos 5 mm, y el resto se rellena con otros procesos.

Se suelda mayoritariamente sin material de aporte. Si la separación es mayor que 0,08 veces el espesor de la chapa, hace falta hilo. Como gas de plasma se usa argón, con un poco de hidrógeno para los grados austeníticos, y el gas de protección exterior suele ser argón-hidrógeno.

Electrodo revestido: en obra

En el taller, el electrodo revestido ha perdido importancia; en obra es imprescindible: equipo sencillo, insensible al viento, todas las posiciones, poco calor por cordón.

  • Los electrodos de revestimiento de rutilo sueldan con gotas finas, un cordón liso y plano y una escoria fácil de retirar, con corriente continua y alterna. Son los más utilizados.
  • Los electrodos de revestimiento básico funcionan solo con corriente continua (electrodo en el polo positivo), son fáciles de soldar en posición y salvan bien las separaciones, por lo que se usan a menudo para raíces.
  • Como la varilla de núcleo de alta aleación tiene una resistencia eléctrica mayor, se suelda con menos corriente que con electrodos para acero no aleado y con arco corto.
  • Los revestimientos húmedos provocan poros y, en aceros ferríticos y dúplex, fisuras en frío. Resecar los electrodos según las indicaciones del fabricante y usarlos desde un termo portaelectrodos; en el dúplex, también los de rutilo.

Soldadura por haz láser: estrecha, rápida, con poca distorsión

El láser funde el metal en una zona muy delimitada y crea un capilar de vapor que penetra profundamente en la chapa. Los cordones son muy estrechos, igual que la zona afectada térmicamente, y la distorsión es pequeña.

  • Láseres de fibra de unos 100 W a 10 kW para chapas de 0,2 a unos 4 mm, guiados por robot mediante fibra óptica. Láseres de CO₂ de hasta unos 25 kW para 1 a unos 15 mm, guiados por espejos.
  • Sin material de aporte, la separación puede ser como máximo una décima parte del espesor de la chapa y, en chapas más gruesas, no más de la mitad del diámetro del foco. Con hilo de aporte es posible una separación mayor, pero la velocidad baja aproximadamente un tercio.
  • En los aceros más aleados existe riesgo de fisuras en el eje del cordón. Ayudan un hilo de aporte adecuado y la máxima limpieza; basta un poco de azufre para provocar fisuración en caliente.
  • En el dúplex se forma poca austenita debido al enfriamiento rápido. Con el dúplex estándar 1.4462 se alcanzaron, aun así, valores de resiliencia suficientes en chapas de 10 mm de espesor sin tratamiento térmico.

Por qué los diagramas de constitución ya no se aplican con el láser se explica en Microestructura, ferrita delta y fisuración en caliente.

Arco sumergido: para chapa gruesa

La soldadura por arco sumergido resulta rentable con chapa gruesa y cordones largos, por ejemplo en la construcción de recipientes y aparatos. Solo se suelda en posición plana y horizontal, con hilos de 1,2 a 4 mm, electrodo en el polo positivo.

La corriente es entre un 10 y un 20 % menor que para los aceros no aleados. Los hilos están normalizados en ISO 14345, los fundentes en ISO 14174. Para los aceros dúplex han dado buen resultado los fundentes básicos del tipo AF.

¿Qué proceso para qué tarea?

La elección se deriva del espesor de chapa, la cantidad, la posición y las exigencias de superficie.

  • Chapa fina hasta 3 mm, cordones visibles, alimentación y farmacia: TIG; en serie, plasma o láser.
  • Tuberías: TIG, a menudo orbital; raíz TIG, pasadas de relleno y de acabado MAG o electrodo revestido.
  • Recipientes, bastidores, estructuras de 2 a 20 mm: MAG con arco pulsado, alambre tubular para chapas más gruesas.
  • Soldadura en posición en el taller: MAG pulsado o alambre tubular de rutilo con escoria de solidificación rápida.
  • Obra, montaje, reparación: electrodo revestido; con protección contra el viento, también TIG.
  • Grandes espesores de pared, cordones longitudinales y circunferenciales largos: arco sumergido o alambre con relleno metálico.

Hilos macizos para MAG: 308LSi, 316LSi y todos los demás en hilo de soldadura de acero inoxidable.

Preguntas frecuentes

¿Puede soldarse acero inoxidable con la mezcla habitual 82/18?

Con hilo macizo, no. Un 18 % de CO₂ introduce demasiado carbono en el metal depositado y empeora la resistencia a la corrosión. Para el hilo macizo se usa argón con 1 a 3 % de O₂ o como máximo 2,5 % de CO₂. Los alambres tubulares formadores de escoria, en cambio, están diseñados para mezclas de argón y CO₂.

¿Se necesita otro equipo de soldadura para el acero inoxidable?

No. El equipo es el mismo que para el acero no aleado. Un equipo con arco pulsado facilita, eso sí, considerablemente la soldadura MAG de chapa fina.

¿Puede soldarse acero inoxidable con TIG sin material de aporte?

En los grados austeníticos estándar hasta unos 3 mm, sí. Los grados más aleados y los aceros dúplex necesitan material de aporte; el dúplex sin aporte, solo con recocido de solubilización posterior.

¿Corriente alterna o continua en la soldadura TIG?

Corriente continua, electrodo en el polo negativo. La corriente alterna solo se necesita en la soldadura TIG de aluminio y magnesio.

Sobre el autor

Robert Lahnsteiner, Ing., es ingeniero internacional de soldadura (IWE) y director gerente de MIGAL.CO GmbH. Tras formarse en telecomunicaciones y electrónica en la HTL de Braunau, trabajó desde 1983 durante dieciocho años en tecnología de soldadura en Fronius. Desde 2001 dirige junto con Martin Erl MIGAL.CO, el fabricante de hilo de soldadura de aluminio con sede en Landau an der Isar. Sus áreas de especialización son los materiales de aportación de aluminio, la fabricación y la alimentación del hilo y la supervisión de los procesos de soldadura. En la DVS colabora desde hace unos 30 años en el comité técnico FA03 «Soldadura por arco» y preside el grupo de trabajo 2.4.4 «Soldadura MIG del aluminio».

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