Concepto “Galvanizado en caliente”

Concepto “Galvanizado en caliente”
El galvanizado en caliente es posible gracias a la reacción del zinc fundido con el acero. Para
que esta reacción tenga lugar es necesario que las superficies de los materiales estén perfectamente
limpias. Por ello, las primeras etapas del proceso de galvanización tienen por finalidad la obtención de
una superficie del acero químicamente limpia, mediante tratamientos de desengrase y de decapado.
A la temperatura normal de galvanización (445º-460ºC) el zinc y el acero reaccionan
rápidamente. Las piezas se extraen del baño de galvanización cuando se considera que la reacción
se ha completado (normalmente después de unos pocos minutos). Aunque el recubrimiento de zinc
queda ya formado en este periodo de tiempo, su estructura interna sigue evolucionando mientras el
material está caliente.
Si damos un corte transversal a una
pieza de acero galvanizada y lo observamos
mediante un microscopio veríamos una
estructura muy compleja tal y como muestra
la fotografía adjunta.
La capa delgada inmediatamente
encima del acero se conoce como capa
Gamma y tiene un espesor aproximado de
un micrómetro (1 µm), que equivale a
0,001mm. La capa siguiente es la capa
Delta. La capa más gruesa, en la que
pueden verse claramente cristales
metálicos alargados orientados hacia el
exterior, es la capa Zeta. Estas tres capas
presentan una dureza bastante más dura
(240 Hv) que la de los aceros suaves (160
unidades de dureza Vickers). Las capas
de aleaciones zinc-hierro son bastante
más duras, La capa más externa,
denominada Eta, está constituída por zinc
prácticamente puro. Esta capa es más
blanda y dúctil que el acero.
INDUSTRA DE VIGAS Y GALVANIZADOS, S.A.
Es por esta razón por la que ante un impacto la capa exterior se deforma mientras que la gran
dureza de las capas de aleación proporciona al recubrimiento una elevada resistencia a la abrasión y
a los arañazos. Además, si por causa de un golpe fuerte se desprendiera una porción del
recubrimiento, siempre
quedaría adherida al acero la primera capa de aleación, la capa Gamma, que está
interconectada a nivel atómico con el acero base y que seguirá proporcionando protección
Los recubrimientos galvanizados recién obtenidos presentan normalmente un aspecto
metálico brillante muy característico. Este brillo va desapareciendo con el tiempo hasta adquirir un
color gris metálico mate. Este cambio se debe a la reacción entre el zinc y el aire, que da lugar a la
formación de una fina capa de hidróxidos y carbonatos básicos de zinc, que se conoce como capa de
pasivación y que constituye una barrera que aísla la superficie del zinc del medio ambiente. Esta capa
es muy fina y muy difícil de detectar con el microscopio óptico.
Selección de los aceros.
Los galvanizadores no pueden saber cual es la composición química del acero simplemente
con ver el material, tampoco es una cosa predecible. Esto que de pronto puede ser extraño es
importantísimo a la hora de galvanizar pues de ello depende el espesor y el aspecto del recubrimiento
de zinc.
La norma UNE ISO 1461 especifica que tanto el Silicio (Si) como el Fósforo (P) existente en
el acero pueden influir en el proceso de galvanización, haciendo que el recubrimiento sea más o
menos grueso. En ciertos niveles de composición el silicio y el fósforo pueden dar lugar a
recubrimientos de color gris mate y oscuro que pueden ser frágiles y gruesos.
Es muy importante que cuando se adquieran aceros para fabricaciones que vayan a
galvanizarse el poner de manifiesto esta circunstancia ante el fabricante del acero con el fin de que
seleccione aceros de composiciones apropiadas para este fin.
Es de mencionar que un acero con un contenido muy bajo en Silicio (entre 0,014 - 0.12%) o
muy alto en Silicio (mayor del 0,3 %) producen un crecimiento acelerado de las aleaciones Zinchierro. Lo ideal es un acero con un contenido en Silicio de entre 0.14 - 0.25%
En el caso del fósforo, se ha comprobado que sólo cuando el contenido en silicio es menor al
0,03 % el contenido en fósforo juega un papel importante sobre su reactividad frente al zinc. Se ha
establecido que para evaluar la reactividad de los aceros de muy bajo contenido de silicio basta con
aplicar la siguiente fórmula:
Si + 2.5 P < 0.09 %
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O sea que para evitar recubrimientos galvánicos oscuros y mates se debe seleccionar aceros
cuyo porcentaje en Silicio, sumando al de fósforo multiplicado por el factor 2.5 no supere el valor de
0,09 %
Seguidamente se representa una tabla del acero estructural EN-10025 habitualmente
empleado por los fabricantes.
Designación
EN 10025-95
DIN
S 185
St 33
S 235 JR
St 37.2
S 235 JRG1 Ust 37.2
S 235 JRG2 RSt 37.2
S 235 JO
St 37.3 U
S 235 J2G3 St 37.3 N
S 275 JR
St 44.2
S 275 JO
St 44.3 U
S 275 J2G3 St 44.3 N
S 355 JO
St 52.3 U
S 355 J2G3 St. 52.3 N
Mn % máx
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,6
1,6
1,6
1,7
1,7
Composición Química
Si % máx P máx S máx
0,055
0,05
0,055
0,055
0,055
0,055
0,05
0,05
0,045
0,045
0,055
0,055
0,05
0,05
0,045
0,045
0,6
0,05
0,05
0,6
0,045
0,045
N máx
0,011
0,009
0,011
0,011
0,011
0,011
0,011
-
Diseño para galvanizar
A la hora de diseñar y fabricar artículos que vayan a galvanizarse en caliente, deben tenerse en
cuenta algunas reglas básicas necesarias para conseguir una calidad adecuada.
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El zinc fundido debe llegar a todas las superficies de las piezas, tanto externas como
internas, para ello es necesario que las piezas dispongan de orificios de drenaje y de
aireación.
Prestar atención a la disposición de los agujeros de respiración en los perfiles y en los
cuerpos huecos.
Hay que prever una holgura adicional de 4 veces el espesor del recubrimiento galvanizado en
la tornillería y en las partes roscadas.
INDUSTRA DE VIGAS Y GALVANIZADOS, S.A.
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Prever una holgura adicional de 1 mm en las partes de las piezas que vayan a estar
acopladas a otras y deban mantener su movilidad.
No galvanizar piezas soldadas con soldadura blanda, porque fallarán las uniones.
No utilice durante la soldadura eléctrica por arco productos antisalpicaduras que contengan
silicona, porque el recubrimiento galvanizado no se formará correctamente sobre las zonas
en donde se hayan aplicado.
Evite en lo posible las superficies solapadas. Si no fuera posible, tenga en cuenta las
recomendaciones de diseño para facilitar la ventilación en estas zonas.
Las piezas deben ser colgadas para poder introducirlas en el baño por lo que deben disponer
de taladros u orificios que lo hagan posible.
No galvanizar construcciones que sean muy robustas en un plano y muy débiles en otros, hay
peligro de deformaciones.
Evitar superficies grandes de chapa fina que no sean suficientemente rígidas, es posible que
sufran deformaciones.
Se citan a continuación algunos ejemplos, los más habituales a tener en cuenta en el diseño de
material para galvanizar:
Ejemplos de diseños
Cuando se utilicen refuerzos o
montantes
de
perfiles
angulares, hay que procurar
que no Ileguen a juntarse
totalmente con los largueros o
cordones del cuerpo principal,
de manera que el zinc pueda
escurrir libremente a través de
la separación que quede entre
ellos.
Cuando
se
utilicen
refuerzos en el interior de
perfiles universales o de
los perfiles en U, deben
de
recortarse
las
esquinas
de
estos
refuerzos para permitir el
paso del zinc fundido.
Cuando
se
utilicen
contrafuertes externos, por
ejemplo, entre una placa de
base y un elemento vertical,
es necesario recortar las
esquinas de los contrafuertes
en el ángulo interior, para
permitir el paso del zinc.
INDUSTRA DE VIGAS Y GALVANIZADOS, S.A.
Los diafragmas interiores de refuerzo de tubos o perfiles huecos
deben tener las esquinas bien recortadas. En los perfiles huecos
grandes deben utilizarse refuerzos que tengan además un agujero
central. Nunca deben colocarse placas que obstruyan
completamente la sección transversal, tanto por razones de
seguridad durante la galvanización como porque la retención de
zinc a que dan lugar encarece sensiblemente el tratamiento de
galvanización.
Para obtener un buen
acabado sobre elementos
estructurales jabalconados o
con formas similares, deben
taladrarse agujeros en los
lugares que se indican en el
dibujo.
Cuando desee reforzar un
perfil mediante una chapa
soldada al mismo, deben
tenerse
en
cuenta
las
orientaciones de este dibujo.
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En las uniones soldadas en las que las superficies solapadas
cerradas tengan un área mayor de 70cm2, es aconsejable taladrar
un agujero en una de las chapas para proporcionar ventilación al
espacio cerrado. Aunque este espacio cerrado parezca pequeño,
la humedad contenida en el mismo puede generar una presión
suficiente, a la temperatura de galvanización de 450°C, como para
arrancar la soldadura y producir una pequeña explosión. Además,
en este espacio cerrado puede haber penetrado ácido de la
preparación superficial de las piezas a través de algún poro de la
soldadura, lo que agravaría el riesgo de explosión. Una forma de
evitar este problema es realizar una unión soldada intermitente,
para facilitar el drenaje de los líquidos utilizados en la preparación
superficial.
Cuando se diseñe o construya con perfiles huecos,
cada elemento debe disponer de agujeros de
ventilación y drenaje. La disposición de estos agujeros
es importante. Como regla general, los orificios de
drenaje deben estar en un mismo lado, con objeto de
evitar el tener que manipular y dar la vuelta a la pieza
para escurrir el zinc cuando ésta se extraiga del baño
de galvanización. Los cortes en “V” son una alternativa
a los agujeros.
INDUSTRA DE VIGAS Y GALVANIZADOS, S.A.
C/ Doblon 5-7, Pol. Ind. Cañada Ancha
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