Aplicación de la soldadura láser en acero inoxidable 7

Defectos: Causas y Soluciones

La soldadura láser en acero inoxidable ofrece una precisión inigualable, pero aún pueden aparecer defectos si la preparación del material, los parámetros del proceso o el suministro del gas de protección no están completamente optimizados. A diferencia de la soldadura por arco, la pequeña piscina fundida en la soldadura láser se solidifica extremadamente rápido, por lo que incluso pequeñas interrupciones en la entrega de energía o en el blindaje pueden producir imperfecciones visibles u ocultas. A continuación se presenta un análisis detallado de los tipos de defectos comunes, sus causas raíz y acciones correctivas comprobadas.

Porosidad

· Causa metalúrgica: Burbujas de gas (hidrógeno, oxígeno, nitrógeno) atrapadas en la piscina fundida durante la solidificación. El hidrógeno es el culpable más común, a menudo proveniente de humedad o hidrocarburos en la superficie de la junta.

· Factores específicos del láser:

1. Desengrase inadecuado (fluidos de corte, aceites, residuos de adhesivos).

2. Absorción de humedad procedente de ambientes húmedos.

3. La turbulencia del gas de protección arrastra aire ambiente.

· Soluciones:

1. Limpieza: Limpiar con disolvente y secar las piezas inmediatamente antes de soldar.

2. Protección: Mantener un flujo laminar del gas; utilizar boquillas más grandes o difusores para evitar turbulencias.

3. Ajuste de parámetros: Reducir ligeramente la velocidad de desplazamiento para permitir que los gases escapen antes de la solidificación; evitar una profundidad excesiva del agujero clave que pueda atrapar gases.

Grietas por calor (grietas de solidificación)

· Causa metalúrgica: Un bajo contenido de ferrita en soldaduras completamente austeníticas provoca que las impurezas se concentren en los límites de grano durante la solidificación. Los esfuerzos de tracción por contracción provocan grietas antes de que finalice la solidificación.

· Factores específicos del láser:

1. Velocidades de desplazamiento muy altas producen una solidificación estrecha y completamente austenítica.

2. Sujeción rígida que restringe la contracción.

· Soluciones:

1. Metalúrgico: Utilice material de aporte con mayor potencial de ferrita (por ejemplo, ER308L, ER316L) para alcanzar entre un 3 % y un 8 % de ferrita.

2. Gestión de tensiones: Reduzca la restricción en la sujeción; alterne las soldaduras para distribuir las fuerzas de contracción.

3. Ajuste de parámetros: Evite velocidades ultra altas en grados sensibles; ajuste el enfoque del haz para obtener un perfil de cordón ligeramente más ancho.

Falta de fusión / Penetración incompleta

· Causa metalúrgica: Fusión incompleta de las caras de la junta o de la raíz debido a una densidad de energía insuficiente o a una mala posición del haz.

· Factores específicos del láser:

1. Haz desenfocado debido a una posición focal incorrecta.

2. Desalineación entre el haz y la línea central de la junta.

3. Velocidad de desplazamiento excesiva.

· Soluciones:

1. Óptica: Verificar la longitud focal y la posición; comprobar contaminación en la lente.

2. Parámetros: Aumentar la potencia o reducir la velocidad de desplazamiento; reducir la amplitud de oscilación si es excesiva.

3. Ajuste: Mejorar la preparación de la junta y asegurar una separación inferior a 0,1 mm para soldaduras autógenas.

Soclado / Relleno insuficiente

· Causa metalúrgica: Fusión del metal base en el borde de la soldadura sin suficiente metal fundido que lo rellene.

· Factores específicos del láser:

1. Alta densidad de energía combinada con un desplazamiento rápido, lo que arrastra el metal del borde.

2. Colocación descentrada del haz.

· Soluciones:

1. Reducir la velocidad de desplazamiento o el desfase del haz para mejorar la humectación.

2. Agregar alambre de aporte para cubrir la separación o dar forma al cordón.

3. Ajuste el gas de protección para evitar una pluma de plasma excesiva que desestabilice la piscina fundida.

Inestabilidad del orificio clave / Salpicaduras

· Causa metalúrgica: Las fluctuaciones en la cavidad de vapor (orificio clave) provocan el colapso o eyección del metal fundido.

· Factores específicos del láser:

1. Una densidad de potencia excesiva provoca una vaporización violenta.

2. La contaminación crea una absorción irregular.

3. Elección inadecuada del gas de protección o flujo inestable que causa una pluma inestable.

· Soluciones:

1. Reduzca ligeramente la densidad de potencia máxima; ajuste la posición focal para lograr estabilidad.

2. Asegúrese de que las superficies estén libres de óxidos y secas.

3. Utilice mezclas de helio para estabilizar el orificio clave en modo de penetración profunda.

Decoloración y Oxidación

· Causa metalúrgica: El cromo en el acero inoxidable se oxida cuando el metal caliente está expuesto al oxígeno, formando una coloración por calor que puede reducir la resistencia a la corrosión.

· Factores específicos del láser:

1. Cobertura insuficiente de gas protector durante y después de la soldadura.

2. Temperaturas excesivas entre pases o de enfriamiento sin protección posterior.

· Soluciones:

1. Aumentar el blindaje primario y añadir escudos posteriores para cubrir el cordón en enfriamiento durante 2–5 segundos.

2. Utilizar gas de alta pureza (>99,99%).

3. Minimizar el aporte térmico manteniendo la penetración.

Excesiva distorsión

· Causa metalúrgica: El alto coeficiente de expansión térmica del acero inoxidable amplifica incluso pequeños cambios de temperatura, produciendo tensiones por contracción.

· Factores específicos del láser:

1. Haz excesivamente potente para el espesor de la junta.

2. Soldaduras largas y continuas sin una secuencia equilibrada.

· Soluciones:

1. Reduzca el aporte de calor mediante ajustes de velocidad o potencia.

2. Secuencie las soldaduras para equilibrar las tensiones.

3. Utilice accesorios con sujeción controlada que permitan una expansión limitada sin perder la alineación.

En la soldadura láser de acero inoxidable, la mayoría de los defectos provienen de una de cuatro causas raíz: contaminación, pobre control del haz, aporte de calor incorrecto o protección inadecuada. La porosidad se debe a la contaminación o al atrapamiento de gas, las grietas en caliente a un mal control del ferrita y una restricción elevada, la falta de fusión a una penetración insuficiente, el socavado a una mala alineación del haz, la inestabilidad del cráter a cavidades de vapor inestables, la decoloración a la exposición al oxígeno, y la distorsión al desequilibrio térmico. La solución siempre es específica: elimine la causa raíz, no solo el síntoma, actuando sobre la preparación, los parámetros y la entrega del gas de protección.