Soldadura fuerte de metales: proceso, técnicas y ventajas

Después de leer este artículo, aprenderá acerca de: 1. Definición de soldadura fuerte 2. Proceso de soldadura fuerte 3. Flujo 4. Metales de relleno 5. Técnicas 6. Diseño de juntas soldadas 7. Ventajas 8. Limitaciones.

Definición de soldadura fuerte:

La soldadura fuerte es un proceso de unir dos piezas metálicas similares o diferentes por medio de calor y un metal de aportación especial no ferroso conocido como spelter. El punto de fusión del spelter generalmente está por encima de 420 ° C, pero por debajo del punto de fusión del metal base. El pulverizador fundido fluye dentro de los pequeños capilares de la articulación y se solidifica para producir la articulación.

Proceso de soldadura fuerte:

Las diferentes etapas involucradas en la soldadura son:

(i) Limpieza de piezas de trabajo.

(ii) Fijación de piezas de trabajo.

(iii) Flujo de piezas de trabajo.

(iv) La fundición de la articulación.

En primer lugar, limpie las dos piezas metálicas a unir y elimine la grasa y los óxidos presentes. Luego, las dos piezas se unen mediante una abrazadera adecuada a lo largo de la línea de unión y se mantienen en esa posición.

El flujo se aplica en la junta para eliminar los óxidos presentados o para evitar la formación de óxidos. Después de esto, caliente las piezas en la posición de sujeción superior, a la temperatura por encima del punto de fusión de la spelter. En el último, se aplica spelter a la articulación, que fluye a través de la articulación por acción capilar. El spelter en solidificación da la junta de fuerza necesaria.

Flujo en la soldadura fuerte:

Los flujos empleados en la soldadura fuerte incluyen la combinación de bórax, ácido bórico, boratos, fluoruros, cloruros junto con un agente humectante. El flujo puede ser en forma de líquido, suspensión, polvo o pasta, según el método de soldadura fuerte (método de calentamiento) utilizado.

Una composición popular es 75% de bórax y 25% de ácido bórico. Para la soldadura fuerte de acero inoxidable, aluminio o aleaciones de cobre, se utilizan biofluoruros alcalinos como flujo. Se utiliza un flujo especial que contiene cianuro de sodio para la soldadura fuerte de tungsteno a cobre. El método de aplicación del flujo puede ser pulverización, cepillado o un inyector presurizado.

Metales de relleno en soldadura fuerte:

Los metales de relleno (spelter) utilizados para la soldadura fuerte también se denominan metales de soldadura fuerte. Dependiendo de los tipos de metal base a soldar, hay disponibles varios metales de relleno.

Los metales de aportación para soldadura fuerte son aleaciones que contienen principalmente cobre, plata, aluminio, magnesio o níquel. Se presentan en forma de anillos, alambres, varillas finas y pasta de aleación.

Se aplica al calentar las piezas de trabajo. Sin embargo, la pasta de aleación se puede aplicar antes del calentamiento, en el punto de soldadura fuerte junto con el fundente.

Los metales de soldadura fuerte se clasifican ampliamente en tres categorías:

(A) El cobre y sus aleaciones:

El cobre y sus aleaciones son las hélices más utilizadas para fines de soldadura fuerte. El cobre solo o sus aleaciones con níquel, plata, zinc o estaño se utilizan para la soldadura fuerte. La temperatura de soldadura fuerte varía de 700 a 1100 ° C.

(b) La plata y sus aleaciones:

La plata y sus aleaciones también se utilizan popularmente para la soldadura fuerte. El proceso se conoce como la soldadura de plata. Es adecuado cuando el metal de unión tiene un punto de fusión relativamente bajo. La soldadura se realiza entre 630 ° C y 850 ° C. Generalmente la temperatura normal de servicio es de 270 ° C. La plata y sus aleaciones con zinc, cadmio, manganeso, níquel, cobre y estaño también se utilizan para la soldadura fuerte.

(c) Aluminio y sus aleaciones:

El aluminio se utiliza como un desbaste en la soldadura fuerte del aluminio y sus aleaciones. La soldadura fuerte del aluminio no es tan fácil y requiere métodos especiales. La temperatura de soldadura fuerte varía de 540 a 620 ° C.

Metales que se pueden soldar:

Metales y aleaciones como el hierro, acero, cobre, aluminio y sus aleaciones, latón, bronce, plata, etc., se sueldan convenientemente a través de una espeleología adecuada (metal de soldadura fuerte). La soldadura fuerte de aluminio necesita una técnica especial y costosa. Excepto los metales de bajo punto de fusión como el estaño, el plomo y el zinc, la soldadura fuerte se lleva a cabo en todos los demás metales.

Técnicas de soldadura fuerte (Métodos de calentamiento):

Calentamiento del metal base en la soldadura fuerte necesaria. El calor para la soldadura fuerte puede ser aplicado por varios métodos. La selección del método de soldadura fuerte adecuado depende del tamaño y la forma de los componentes unidos, el tipo de metal base, el metal de relleno de soldadura fuerte (spelter) que se utilizará y la velocidad de producción requerida.

Los siguientes métodos de soldadura fuerte se utilizan comúnmente en la industria:

(i) Soldadura con soplete.

(ii) Soldadura en horno.

(iii) Soldadura fuerte por resistencia.

(iv) Soldadura por inmersión.

(v) Soldadura en baño de sal.

(vi) Soldadura por inducción.

(i) Soldadura con antorcha:

En la soldadura fuerte con soplete, se utiliza una llama reductora para calentar el área de la junta a la temperatura adecuada de soldadura fuerte. Luego se aplica un flujo, y tan pronto como se derrite, el metal de aportación (aleación de soldadura fuerte) se introduce manualmente en el área de la junta. Cuando el metal de relleno se derrite, fluye hacia la cavidad entre los componentes del metal base por acción capical.

El metal de aportación siempre debe fundirse por el calor ganado por la junta y no por la aplicación directa de la llama. El proceso se usa muy popularmente para trabajos de reparación en hierro fundido y generalmente se aplica manualmente, aunque se puede usar semiautomático. La soldadura con antorcha sigue siendo el método más utilizado.

(ii) Soldadura en horno:

En la soldadura fuerte en horno, se usa un horno discontinuo o de tipo transportador para calentar las piezas metálicas a la temperatura de fusión del metal de relleno pero muy por debajo de la temperatura de fusión del metal base.

El calentamiento del horno se realiza con la ayuda de gas, o electricidad con temperatura controlada. La atmósfera del horno se controla para evitar la oxidación y para adaptarse a los metales involucrados en el proceso.

Esa atmósfera puede ser proporcionada por oxígeno, hidrógeno seco, amoníaco o por cualquier otro gas inerte. Las plantillas y los accesorios se utilizan para sujetar la junta. A menudo se emplea un flujo adecuado. El metal de relleno debe colocarse en la junta antes de que las partes entren en el horno.

El metal de relleno puede tomar la forma de un anillo, arandela, alambre, polvo o pasta. La soldadura fuerte en horno es más adecuada para la producción en masa de piezas pequeñas.

(iii) Soldadura por Resistencia:

En la soldadura por resistencia, se utiliza una corriente de bajo voltaje y alto amperaje como fuente de calentamiento, como en el caso de la soldadura por puntos. La pieza de trabajo se sostiene entre los dos electrodos, con el metal de relleno precargado en el área de la junta.

La corriente, que pasa a través de la junta, calienta y funde el metal de relleno de soldadura fuerte que se extiende alrededor de la junta y fluye dentro de la cavidad a través de la acción capilar. La soldadura fuerte por resistencia se utiliza normalmente para la soldadura fuerte de contactos eléctricos y en la fabricación de conductores de transformadores de cobre. Es el más adecuado para la producción en grandes cantidades.

(iv) Soldadura por inmersión:

En la soldadura fuerte por inmersión, la junta a soldar se sumerge en un metal de relleno fundido. El metal fundido se mantiene en un crisol especial calentado externamente y se cubre con un flujo de capa para protegerlo de la oxidación. Los metales a soldar permanecen en el baño de inmersión durante un período específico de tiempo.

El método de inmersión se usa ampliamente por su velocidad y precisión con el control de temperatura. El proceso de soldadura fuerte por inmersión se usa solo para piezas pequeñas, porque el metal de relleno recubre toda la pieza de trabajo.

(v) Soldadura en baño de sal:

En la soldadura fuerte en baño de sal, un baño fundido de fluoruro y sal de cloruro actúa como fuente de calentamiento. El metal de relleno se coloca en el área de la junta antes de la soldadura fuerte. A continuación, todo el conjunto se precalienta a una temperatura adecuada y luego se sumerge en el baño de sal durante 1 a 5 minutos.

Finalmente, la unión soldada en caliente obtenida se enjuaga (lava) a fondo en agua caliente y fría para eliminar el flujo o la sal restante. La soldadura fuerte en baño de sal se emplea generalmente para la soldadura fuerte de aluminio y sus aleaciones.

(vi) Soldadura por inducción:

En la soldadura fuerte por inducción, una corriente alterna inducida en el componente actúa como una fuente de calentamiento. Los componentes a soldar se calientan colocándolos en un campo magnético alterno producido por bobinas de inducción especiales hechas de cobre.

El metal de relleno a menudo se coloca en el área de la junta antes de la soldadura fuerte, pero también puede ser alimentado manualmente por el operador. La soldadura fuerte por inducción, como la soldadura fuerte, tiene una clara ventaja de obtener un control de temperatura muy cercano.

Diseño de juntas soldadas:

Hay tres tipos de juntas de soldadura fuerte según las geometrías del área de la junta; trasero, regazo y bufanda. Las articulaciones del regazo son las más fuertes, mientras que la articulación del trasero es la más débil.

Sin embargo, cuando se diseñan juntas de regazo; asegúrese de que la superposición de la junta sea superior a 3t, donde es el grosor del metal base más delgado. Además, siempre recuerde que las juntas soldadas están diseñadas para soportar el esfuerzo cortante y no los esfuerzos de tensión. La figura 7.41 ilustra algunas buenas y malas prácticas en el diseño de uniones soldadas.

Para un diseño adecuado de las juntas soldadas, se calculan los esfuerzos de tracción, compresión, corte, pelado y aplastamiento antes de la soldadura fuerte de la junta.

Hay dos factores principales, que deben tenerse en cuenta son:

(a) La mecánica del metal de aportación de soldadura fuerte fluye a través de la junta por acción capilar, y

(b) Debe recordarse que, la resistencia del metal de aportación es menor que la de los metales básicos.

El diseñador del producto debe tener en cuenta la siguiente consideración de diseño:

1. Asegurarse de que el metal de relleno se coloca en un lado de la junta, y proporcionar un espacio para colocar el metal de relleno antes o durante el proceso.

2. Asegurar el espacio de unión adecuado para las condiciones óptimas de soldadura fuerte. El espacio libre depende del metal de relleno utilizado y generalmente toma un valor inferior a 0.18 mm.

3. Asegurarse de que la distancia a recorrer por el metal de relleno sea más corta que la distancia límite.

4. Asegurar suficiente material de relleno.

5. Asegurar un área mayor de la junta porque el metal de relleno (spelter) es más débil que el metal base.

Ventajas de la soldadura fuerte:

En comparación con los procesos de soldadura, soldadura y otros procesos de unión, a continuación se enumeran las ventajas del método de soldadura fuerte:

1. El calentamiento localizado no causa daño metalúrgico y transformación de fase del metal base a diferencia de la soldadura.

2. Se puede realizar en metales similares o dis-similares.

3. La resistencia del metal soldado es mayor que la obtenida mediante soldadura.

4. La temperatura de operación es bastante baja en comparación con la soldadura.

5. La junta soldada apenas se oxida.

6. Es un método muy rápido, flexible y preciso.

7. Es el más adecuado para la producción en masa.

8. El costo inicial del equipo utilizado para la soldadura fuerte es bajo.

9. Este proceso hace posible la soldadura fuerte de acero inoxidable a través de metal plateado y hierro fundido a través de aleación de cobre.