Procedimiento de soldeo por arco con gas oxidante de piezas metálicas aluminizadas.

Procedimiento de soldeo por arco eléctrico de al menos una pieza metálica que comprende un revestimiento de superficie a base de aluminio,

que emplea un gas de protección, en el que la fusión del metal de la mencionada pieza metálica se opera únicamente por el arco eléctrico, excluyendo cualquier haz láser, caracterizado por que el gas de protección está constituido por una mezcla de argón y/o de helio, de nitrógeno y de un compuesto oxidante elegido entre el oxígeno (O2) y el dióxido de carbono (CO2), conteniendo el mencionado gas de protección al menos un 0,025 % y como máximo un 30 % en volumen de nitrógeno.

Procedimiento de soldeo por arco con gas oxidante de piezas metálicas aluminizadas

La invención trata sobre un procedimiento de soldeo por arco eléctrico de piezas de acero que comprenden un revestimiento de superficie a base de aluminio, de conformidad con el preámbulo de la reivindicación 1 (véase, por ejemplo, el documento JP 21/11 787 A).

Algunos aceros revestidos con aluminio o con una aleación a base de aluminio, como los aceros USIBOR, presentan características mecánicas muy elevadas tras embutición en caliente y, en consecuencia, cada vez se usan más en el ámbito de la construcción de vehículos automóviles, cuando se busca una ganancia de peso. De hecho, estos aceros están diseñados para ser tratados térmicamente, después templados durante la operación de embutición en caliente y las características mecánicas que se derivan de ello permiten un aligeramiento muy significativo del peso del vehículo respecto a un acero con alto límite de elasticidad estándar. Se usan, principalmente, para fabricar vigas de parachoques, refuerzos de puerta, pilares centrales, montantes de vanos...

Otros aceros revestidos con aluminio o con aleación de aluminio se usan, igualmente, por sus propiedades de resistencia a la corrosión y al calor. Se pueden citar, especialmente, los aceros Aluzinc® usados para las construcciones exteriores o las cajas eléctricas, Alusi® y Alupur® para los tubos de escape, las pantallas térmicas, recubrimiento de calderas, conductos de chimeneas, aplicaciones en central eléctrica o en petroquímica.

En teoría, todos los procedimientos de soldeo por arco convencionales, como los procedimientos de soldeo MIG, MAG, o también de soldeo fuerte, pueden usarse para ensamblar estos aceros aluminizados.

Sin embargo, se ha observado en la práctica que tras una operación de soldeo por arco de piezas revestidas con aluminio o con una aleación de aluminio, aparecía una fase menos resistente a la tracción en la zona fundida del ensamblaje soldado. Esta fase está constituida por compuestos intermetálicos o porferrita delta.

En el caso del Usibor, tras análisis, se ha determinado que esta fase contiene un porcentaje no despreciable de aluminio que provoca la no transformación austenítica del acero en el momento de su tratamiento antes de la embutición, es decir que esta fase queda en forma de ferrita Delta y de ello resulta una dureza menor que el resto de la pieza que ha sufrido una transformación martensítica/bainítica.

Ahora bien, la fase no transformada puede ocasionar fisuras, incluso rotura del ensamblaje. De hecho, estas zonas que contienen la fase de ferrita Delta, habiendo incorporado aluminio, presentan una resistencia de la soldadura más

escasa que la del metal de base.

El documento europeo EP-A-1878531 ya ha propuesto un procedimiento de soldeo híbrido láser-arco de piezas de acero con revestimiento de superficie a base de aluminio.

Aunque este procedimiento proporciona buenos resultados en algunos casos, es complicado de emplear, pues necesita combinar los efectos de un arco eléctrico con los de un haz láser.

Además, obliga a invertir a la vez en una fuente de soldeo por arco y, sobre todo, en una fuente de soldeo por láser, lo que genera un coste importante y operaciones de mantenimiento adicionales que pueden perjudicar la productividad global del procedimiento.

Y las aplicaciones contempladas con MIG son el soldeo de espárragos o elementos diversos de acero en chapas aluminizadas o el soldeo de dos chapas entre sí, como en el caso de los tubos de escape.

Por consiguiente, el problema que se plantea es proponer un procedimiento de soldeo sencillo de emplear que permita obtener buenas propiedades mecánicas de la junta soldada, en particular en tracción, en el momento de una operación de soldeo de piezas de acero revestidas con aluminio o con una aleación de aluminio y, asimismo, obtener una transferencia estable del material de aportación.

La solución de la invención es un procedimiento de soldeo por arco eléctrico de al menos una pieza de acero que comprende un revestimiento de superficie a base de aluminio, como se define en la reivindicación 1.

Por lo tanto, la mezcla gaseosa es, al menos, ternaria, ya que está formada por argón, por helio, o ambos, adicionada no solamente con nitrógeno, sino también con O2 o CO2 para constituir una mezcla gaseosa ternaria Ar/N2/C2, Ar/N2/2, He/N2/2, He/N2/C2, o una mezcla cuaternaria Ar/He/N2/2 o Ar/He/N2/C2

Como ya se ha dispuesto, y de conformidad con la presente invención, por "procedimiento de soldeo por arco eléctrico" se entiende un procedimiento de soldeo en el contexto del que la fusión del metal se opera únicamente por un arco eléctrico, lo que excluye, por lo tanto, la presencia de cualquier haz láser aplicado para fundir el metal de la o de las piezas que se van a soldar. De ello se deriva entonces que los procedimientos de soldeo híbrido arco/láser se excluyen del campo de la presente invención, no reaccionando de la misma manera un arco solo que un arco asistido por un haz láser.

Según el caso, el procedimiento de la invención puede comprender una o varias de las características siguientes, el gas de protección contiene al menos un ,25 % y como máximo un 2 % en volumen de nitrógeno,

el gas de protección contiene al menos un ,25 % y como máximo un 15 % en volumen de nitrógeno.

- el gas de protección contiene al menos un 3 % en volumen de nitrógeno.

- el gas de protección contiene al menos un 4 % en volumen de nitrógeno.

- el gas de protección contiene menos de un 1 % en volumen de nitrógeno.

- el gas de protección contiene como máximo un 9 % en volumen de nitrógeno.

- el gas de protección contiene como máximo un 8 % en volumen de nitrógeno.

- el gas de protección contiene como máximo un 1 % en volumen de oxígeno o de C2.

- el gas de protección contiene como máximo un 8 % en volumen de oxígeno o de C2.

- el gas de protección contiene al menos un 1 % en volumen de oxígeno o de C2.

- el gas de protección contiene al menos un 5 % en volumen de nitrógeno y/o como máximo un 7 % en volumen de nitrógeno, preferentemente aproximadamente un 6 % de nitrógeno.

- el gas de protección contiene al menos un 5,5 % en volumen de nitrógeno y como máximo un 6,5 % en volumen de nitrógeno.

- la o las piezas de acero comprenden un revestimiento de superficie a base de aluminio que tiene un grosor comprendido entre 5 y 1 pm, preferentemente inferior o igual a 5 pm.

- la o las piezas metálicas son de acero con un revestimiento de superficie a base de aluminio y de silicio.

- la o las piezas metálicas comprenden un revestimiento de superficie a base de aluminio y de silicio que contiene una proporción de aluminio entre 5 y 1 veces superior a la de silicio, por ejemplo una proporción de aluminio de un 9% en peso y una proporción de silicio de un 1% en peso, o sea una capa de revestimiento de superficie que comprende 9 veces más de aluminio que de silicio. El revestimiento recubre al menos una superficie de la o de las piezas, pero no hay o casi no hay presencia de revestimiento a base de aluminio sobre los rebordes de los extremos de la o de las mencionadas piezas, es decir sobre los cantos de una chapa, por ejemplo.

- la o las piezas metálicas comprenden un revestimiento de superficie a base de aluminio y de silicio que contiene una proporción de aluminio entre 5 y 5 veces superior a la de silicio, especialmente una proporción de aluminio entre 5 y 3 veces superior a la de silicio, en particular una proporción de aluminio entre 5 y 2 veces superior a la de silicio.

- se trata de un procedimiento de soldeo MIG con hilo de aportación fusible, por ejemplo un hilo macizo o un hilo tubular.

- la o las piezas que se van a soldar son un o unos elementos de vehículo automóvil.

- la tensión de soldeo está comprendida entre 14 y 35 V.

- la intensidad de soldeo está comprendida entre 8 y 3 A.

- la o las piezas que se van a soldar tienen un grosor comprendido entre ,6 y 2,5 mm, preferentemente entre 1

y 2 mm. Se considera el grosor a la altura del plano de junta que se va a realizar, es decir en el sitio en el que

el arco eléctrico funde el mental para formar la junta de soldeo, por ejemplo a la altura del borde del extremo de la o de las piezas que se van a soldar.

- la presión del gas entre 2 y 15 bar, preferentemente inferiora 12 bar, en particular aproximadamente de 4 a 8 bar.

- el caudal del gas es inferior a 3 l/min, en general inferior a 25 l/min, típicamente comprendido entre alrededor de 15 y 2 l/min, según la aplicación considerada.

1. Procedimiento de soldeo por arco eléctrico de al menos una pieza metálica que comprende un revestimiento de superficie a base de aluminio, que emplea un gas de protección, en el que la fusión del metal de la mencionada pieza metálica se opera únicamente por el arco eléctrico, excluyendo cualquier haz láser, caracterizado por que el

gas de protección está constituido por una mezcla de argón y/o de helio, de nitrógeno y de un compuesto oxidante elegido entre el oxígeno (O2) y el dióxido de carbono (CO2), conteniendo el mencionado gas de protección al menos un ,25 % y como máximo un 3 % en volumen de nitrógeno.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el gas de protección contiene como máximo un 1 % en volumen de oxígeno o de C2.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el gas de protección contiene

al menos un 3 % en volumen de nitrógeno o menos de un 1 % en volumen de nitrógeno.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el gas de protección contiene

al menos un 4 % en volumen de nitrógeno y como máximo un 8 % en volumen de nitrógeno.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el gas de protección contiene

de un 5 a un 7 % en volumen de nitrógeno.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la o las piezas metálicas comprenden un revestimiento de superficie a base de aluminio que tiene un grosor comprendido entre 5 y 1 pm, preferentemente inferior o igual a 5 pin.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la o las piezas metálicas son 2 de acero con un revestimiento de superficie a base de aluminio y de silicio.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la o las piezas metálicas comprenden un revestimiento de superficie a base de aluminio y de silicio que contiene una proporción de aluminio entre 5 y 1 veces superior a la de silicio.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se trata de un procedimiento 25 de soldeo MIG con hilo de aportación fusible.

1. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la o las piezas que se van a soldar son un o unos elementos de vehículo automóvil.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se sueldan varias piezas unas con otras, típicamente dos piezas.