Algunos procesos de la metalurgia que utilizan gases industriales
El tratamiento térmico
Muchos metales son sometidos al tratamiento térmico para modificar su estructura de manera que puedan ser utilizados apropiadamente en ciertos contextos y fabricaciones específicas, cumpliendo con las estrictas normas de calidad exigidas por sus usuarios finales.
Estos adquieren dureza, flexibilidad, tenacidad y/o coloración en su superficie a través de procesos como el recocido, el endurecimiento, el templado, la carburación y la sinterización, basados todos principalmente en la aplicación de nitrógeno.
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El corte y calentamiento por soplete
El uso de los sopletes es extremadamente común en esta industria. Estos se utilizan, dependiendo de las necesidades del caso, para cortar metal, calentarlo a manera de hacerlo más maleable, o templarlo en lugares específicos de su superficie o de la estructura.
El combustible del soplete, que puede variar (acetileno, butano, propano, hidrógeno) se mezcla con oxígeno, que es el elemento comburente que permite que la llama arda más eficientemente.
El corte con láser
El corte con láser se distingue por transferir poco calor al metal cortado y provocarle una baja deformación por lo que se utiliza en piezas metálicas delicadas. Este puede cortar con gran precisión y velocidad acero, aluminio y metales no férricos.
Uno de los cortadores láser más utilizado en la industria es el de CO2. Este se produce utilizando un gas mixto de helio, nitrógeno y dióxido de carbono almacenados dentro de un tubo por el que luego se hace circular una corriente de alto voltaje que excita el gas y da como resultado la eyección de un haz de luz invisible que luego es amplificado y concentrado para formar el rayo láser.
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La soldadura TIG
Los aceros de alta aleación, el aluminio, el titanio y otros metales no férreos que se suelen utilizar con frecuencia en la construcción aeronáutica, se sueldan principalmente mediante soldadura TIG. Para aumentar la velocidad del proceso de soldadura, se utilizan principalmente el argón y el helio (a veces separados, a veces mezclados) como gases de protección en este contexto.
Estos crean una barrera gaseosa alrededor del punto de contacto de la soldadura, lo que aísla el metal fundido, protegiéndolo de contaminación y al mismo tiempo modificando las propiedades mecánicas de la unión, resultando en una mejor soldadura, una mayor profundidad de fusión y menos deformaciones.
La soldadura MIG/MAG
La soldadura MIG/MAG es la soldadura por arco eléctrico que utiliza un electrodo bajo un gas de protección inerte, como el argón, el helio o una mezcla específica de ambos.
El uso de gases activos, como el dióxido de carbono, puro o en mezclas con argón, o una mezcla de oxígeno o nitrógeno con argón, es una característica distintiva de la soldadura MAG en comparación con las soldaduras TIG y MIG. Esto puede aumentar la productividad y proporcionar características mecánicas específicas a la unión.
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La impresión 3D con metales
La impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva, es un método que facilita la creación de prototipos de varios tamaños y formas en metal.
Aquí, gases inertes como el argón y a veces el nitrógeno se utilizan para combatir, mediante la creación de una atmosfera de protección, desgates por corrosión, decoloración, y otros fenómenos que afectan las propiedades mecánicas del metal, causados por gases no deseados o la simple humedad, que pueden entrar accidentalmente en la cámara de impresión.
La extrusión de aluminio
Las prensas de extrusión de aluminio se calientan mucho como resultado natural de la fricción que experimentan, lo que complica el proceso de producción.
Para combatir los efectos del desgaste por recalentamiento, estas se refrigeran con nitrógeno líquido para lograr, entre otras cosas, una mayor velocidad de extrusión, un aumento de la vida útil de la matriz y la reducción del tiempo de inactividad de la prensa.
Además, el mismo nitrógeno cumplirá la función de inertización de la extrusora, protegiendo el producto de corrosión inmediata y logrando así una mejora de la calidad de la superficie del aluminio.
El ajuste por contracción criogénica
Técnica en la que se aprovecha el efecto de expansión y contracción térmica del metal para forzar un ajuste de interferencia hermético entre dos piezas, cuando una de estas envuelve a la otra (como en el caso de los cojinetes, casquillos y ejes), al hacer que una de ellas se contraiga (por efecto del frío extremo) para acoplarse más fácilmente al espacio concedido por la que la rodea, la cual envuelve con suma presión a la pieza tratada, una vez esta vuelve a su temperatura normal.
Normalmente, esto se logra por calentamiento, pero el mismo resultado puede conseguirse también mediante enfriamiento y hasta con más ventajas, ya que las altas temperaturas pueden provocar el crecimiento del grano del metal y la pérdida de las propiedades mecánicas deseables en la pieza calentada.
Entre las aplicaciones actuales del ajuste por contracción se encuentran las vasijas de reactores nucleares, los mecanismos de engranajes y los cigüeñales de los barcos.
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La inertización de la fundición de aceros
Al aplicar argón o nitrógeno líquido, se crean potentes atmósferas inertes para evitar que las partes fundidas entren en contacto con oxidantes (oxígeno, humedad y CO2) durante la fundición y resulten dañadas.
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