Soldadura fuerte 101: Todo lo que necesita saber para principiantes | MachineMFG

Soldadura fuerte 101: Todo lo que necesita saber para principiantes

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¿Qué es la soldadura fuerte?

El metal de aportación para soldadura fuerte se calienta a una temperatura adecuada, normalmente superior a 450°C.

Esta temperatura es superior a la temperatura de solidificación del metal de aportación, pero inferior a la temperatura de solidificación del metal base.

Este proceso de calentamiento favorece la humectación del metal de aportación líquido en la superficie del metal base y permite que el metal de aportación rellene la junta de soldadura por capilaridad, formando así una conexión entre dos materiales, que pueden ser iguales o diferentes.

Características de la soldadura fuerte

(1) El punto de fusión del metal de aportación es inferior al del metal base, lo que garantiza que el metal base permanezca intacto durante el proceso de soldadura fuerte.

(2) La composición del metal de aportación es significativamente diferente de la del metal de base.

(3) El metal de aportación fundido es aspirado y retenido en el hueco entre los componentes del metal base mediante humectación y capilaridad.

(4) La unión metálica se establece mediante la difusión mutua del metal de aportación líquido y el metal base sólido.

Descomposición del proceso de soldadura fuerte

Ventajas de la soldadura fuerte y desventajas

Ventajas de la soldadura fuerte:

  • En temperatura de soldadura es inferior a la del metal base, lo que provoca un impacto mínimo en su estructura y propiedades.
  • El proceso de soldadura fuerte produce tensiones y deformaciones mínimas, por lo que es una opción ideal para conectar piezas o estructuras complejas y de alta precisión.
  • El proceso de soldadura fuerte es muy eficaz y puede producir muchas uniones a la vez.
  • La soldadura fuerte tiene una amplia gama de aplicaciones y puede utilizarse para unir metales, no metales y metales distintos.
  • La superficie de la unión soldada es de alta calidad.

Desventajas de la soldadura fuerte:

  • La unión tiene poca fuerza y no es resistente al calor;
  • La junta solapada polivalente es un derroche en términos de uso de metal, añade peso a la estructura y es propensa a provocar concentraciones de tensiones;
  • Los requisitos de preparación antes de la soldadura son elevados, sobre todo en lo que respecta a la calidad de la superficie y la holgura de la junta de montaje;
  • Ciertos métodos de proceso de soldadura fuerte requieren una gran inversión y tienen costes elevados.

Tipos de Soldadura

1) Clasificación según el punto de fusión de la soldadura

Por debajo de 450 ℃ - Soldadura

Por encima de 450 ℃ - Soldadura fuerte

2) Por temperatura de soldadura

  • Soldadura fuerte a alta temperatura
  • Soldadura fuerte a media temperatura
  • Soldadura fuerte a baja temperatura (relativa)

Soldadura fuerte a alta temperatura por encima de 800 ℃; 550~800 ℃ es soldadura fuerte a temperatura media;

La soldadura fuerte a baja temperatura se realiza cuando la temperatura es inferior a 500 ℃.

3) Por tipo de fuente de calor

Soldadura fuerte por llama, soldadura fuerte por soldador, soldadura fuerte en horno, soldadura fuerte por inducción, soldadura fuerte por resistencia.

Liquidus: la temperatura más baja a la que la soldadura es completamente líquida;

Línea de fase sólida: temperatura máxima a la que el metal de aportación es completamente sólido;

Efecto humectante:

La adhesión es el fenómeno que se produce cuando un líquido y un objeto sólido se adhieren tras entrar en contacto.

Puede clasificarse en humectación por inmersión, humectación por adhesión y humectación por extensión.

En estado libre, un líquido intentará mantener una forma esférica.

Cuando el líquido entra en contacto con un sólido, si su cohesión es mayor que su adherencia, no se pegará a la superficie sólida sin mojarse.

Sin embargo, si la adherencia del líquido es mayor que su cohesión, podrá adherirse a la superficie sólida una vez que se produzca la humectación.

La capacidad de un líquido para adherirse a un metal base puede medirse por el ángulo de contacto entre las fases líquida y sólida.

Durante la soldadura fuerte, el ángulo de humectación del metal de aportación debe ser inferior a 20°.

Acción capilar:

Se supone que cuando dos placas metálicas paralelas entre sí se introducen verticalmente en una cantidad infinita de soldadura líquida, las placas son infinitas y la cantidad de soldadura es ilimitada.

Dependiendo de las propiedades humectantes de la soldadura sobre las placas metálicas, el efecto capilar dará lugar a la situación mostrada en la Figura (a) o a la situación mostrada en la Figura (b). Si la soldadura es capaz de humedecer las placas metálicas, se producirá el resultado representado en la Figura (a); si no, se producirá el resultado de la Figura (b).

Metal de aportación para soldadura fuerte-Soldadura

Soldaduras blandas a base de Sn y a base de Pb:

Tienen una buena capacidad de humectación y dispersión para el cobre y otros metales, y son los más utilizados en la industria electrónica.

Soldadura a base de Cd:

Principalmente aleación de cadmio y plata, con buena resistencia al calor y a la corrosión.

Soldadura a base de Zn

Soldadura blanda a base de Au

Otras soldaduras blandas de bajo punto de fusión.

Incluir:

Soldadura a base de ① In (indio)

② Soldadura de base Bi (bismuto)

③ Soldadura a base de Ga (galio)

Soldadura sin plomo

Metal de aportación para soldadura fuerte-Soldadura fuerte

Debido a su resistencia relativamente alta, el metal de aportación para soldadura fuerte puede utilizarse para soldar componentes sometidos a esfuerzos.

El metal de aportación para soldadura fuerte incluye:

Metal de aportación a base de AI:

Se utiliza para soldar aluminio y aleaciones de aluminio

Metal de aportación para soldadura fuerte a base de Ag:

Tiene un excelente rendimiento integral y puede utilizarse para la soldadura fuerte de diversos metales. Es el metal de aportación para soldadura fuerte más utilizado.

Metal de aportación a base de Cu:

Metal de aportación para soldadura fuerte de cobre: soldadura fuerte de acero al carbono y bajo acero aleado.

Soldadura cobre-zinc: para soldar diversos metales se utilizan varios métodos de soldadura fuerte.

Metal de aportación de fósforo de cobre: utilizado principalmente para la soldadura fuerte de cobre y aleaciones de cobre, muy utilizado en la fabricación de motores y equipos de refrigeración.

Metal de aportación a base de W:

Excelente rendimiento, puede soldar varios metales.

Véase también:

Metal de aportación para soldadura fuerte-Flux

Requisitos de funcionamiento y rendimiento de fundente de soldadura:

1) Eliminar la película de óxido para crear las condiciones necesarias para humedecer y extender;

2) El fundente líquido cubre el metal base y la superficie de soldadura para protegerlos;

3) Desempeña un papel activo de interfaz para mejorar la humectación y el esparcimiento.

Necesidad de retirar la película durante la soldadura fuerte

La película de óxido presente en el superficie metálica influye significativamente en la humectación y el esparcimiento de la soldadura, por lo que debe eliminarse.

Cuanto más gruesa es la película de óxido, más fuerte es su unión con la matriz metálica y mayor es su estabilidad térmica y química, lo que dificulta su eliminación.

La eliminación puede lograrse mediante el uso de fundente de soldadura, un medio gaseoso, métodos mecánicos o métodos físicos.

El fundente para soldadura no sólo evita la oxidación de la pieza y la soldadura, sino que también elimina la película de óxido. También reduce la tensión superficial, favoreciendo el flujo de la soldadura y facilitando la formación de la unión soldada.

Tabla 1 Tasa de formación de la película de óxido en aire seco

Metal1 minuto1 hora1 día
Acero inoxidable101010
Hierro202433
Aluminio2080100
Cobre335050
Espesor de la película de óxido (10-8 cm)
Clasificación del flujo

Medio de gas de soldadura y su función

En la soldadura fuerte, el gas neutro utilizado es principalmente el argón, aunque en algunos casos se utiliza nitrógeno.

El argón es un gas inerte que sirve principalmente para proteger la pieza de trabajo y no tiene la capacidad de eliminar directamente la película de óxido.

Algunas películas de óxido pueden eliminarse mediante la descomposición de los óxidos y la reducción, dispersión y disolución de la resistencia de la película de óxido mediante la adsorción de soldadura líquida.

Como se muestra en la tabla, la temperatura de descomposición de la mayoría de los óxidos metálicos es superior al punto de fusión o incluso al punto de ebullición del metal.

Se puede concluir que, durante el proceso de soldadura fuerte, no es posible lograr la descomposición del óxido simplemente mediante el calentamiento.

ÓxidoTemperatura de descomposición
(℃)
ÓxidoTemperatura de descomposición
(℃)
Au2O250PbO2348
Ag2O300NiO2751
Pt2O300FeO3000
CdO900MnO3500
Cu2O1835ZnO3817

Método y procedimiento de soldadura fuerte

Método de soldadura

1. Soldadura de hierro

Características: baja temperatura

Ámbito de aplicación:

1. Es aplicable a la soldadura (utilizando plomo estaño o metal de aportación a base de plomo) con temperatura de soldadura inferior a 300C;

2. Para la soldadura fuerte de piezas finas y pequeñas se necesita fundente.

2. Soldadura fuerte con soplete, soldadura blanda con soplete

Características: sencillo, flexible y ampliamente utilizado

Ámbito de aplicación: en general, para calentar primero la pieza se utilizará llama neutra o llama de carbonización ligera/antorcha de gas general o antorcha especial para soldadura fuerte (la antorcha también puede utilizarse para soldadura blanda):

1. Es aplicable a la soldadura fuerte de algunas soldaduras que están limitadas por la forma, el tamaño y el equipamiento de las soldaduras y que no pueden soldarse por otros métodos.

2. Puede utilizarse soldadura automática con llama

3. Acero soldableAcero inoxidable, aleaciones duras, hierro fundido, cobre, plata, aluminio, etc. y sus aleaciones.

4. Los metales de aportación más comunes son el cobre-zinc, el cobre-fósforo, la plata base, el aluminio base y el zinc-aluminio.

3. Soldadura por inmersión

(Baño salino y baño metálico, aptos para la producción en serie)

4. Soldadura en flujo, soldadura en ola, soldadura en spray

(Una variedad de soldadura fuerte en baño metálico, utilizada principalmente para la soldadura fuerte de placas de circuitos impresos)

5. Soldadura por resistencia

Calentamiento extremadamente rápido y alta productividad.

6. Soldadura por inducción

 Calentamiento rápido, menor oxidación y pequeñas soldaduras.

Técnicas de soldadura

El proceso de producción de la soldadura fuerte abarca varias etapas, incluida la preparación de la superficie de la pieza antes de la soldadura fuerte, el montaje, la colocación del metal de aportación, la soldadura fuerte, el tratamiento posterior a la soldadura fuerte y otros procesos relacionados.

1. Diseño de juntas soldadas

Cuando se diseña una unión por soldadura fuerte, la principal consideración debe ser su resistencia, seguida de las consideraciones relativas al proceso, como garantizar la precisión dimensional del conjunto, el montaje y posicionamiento adecuados de las piezas, la colocación de la soldadura y la holgura de la unión por soldadura fuerte.

La unión solapada se utiliza habitualmente para uniones de soldadura fuerte.

En la producción práctica, para las uniones por soldadura fuerte realizadas con metales de aportación de alta resistencia a base de plata, cobre o níquel, la longitud de solape suele ser de 2 a 3 veces el espesor de la pieza más delgada.

Para uniones soldadas con soldaduras blandas como estaño-plomo, la longitud de solape puede ser de 4-5 veces el grosor de la pieza más fina, pero no debe superar los 15 mm.

Tipos de uniones soldadas

a) Forma conjunta de la soldadura fuerte de placas

  • 1, 2, 3 - Formulario de conexión
  • 4 - Forma de la placa de cubierta
  • 5, 6 – Lapeado formulario
  • 7- Forma de una placa de cubierta doble
  • 8 - Forma superpuesta y cubriente
  • 9, 10 - Doblar y bloquear la forma

b) Forma de unión en T y soldadura en bisel

  • 11, 22, 13, 14 - Junta en T
  • 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 - Forma biselada

c) Forma conjunta de tubo o barra y placa

  • 26, 30 - Menos uso
  • 27, 28, 29 - Común
  • 31, 32, 33 - Polivalente
  • 34, 35, 36 - Junta de espesor de placa

d) Forma de unión de la soldadura por contacto de alambre

  • 37 - Algunas articulaciones típicas
  • 38 - Conector tubular del radiador
  • 39 - Junta de estructura sándwich
  • 40 - Junta de estructura alveolar

e) Forma de unión de la soldadura fuerte de tuberías

  • 22 - Mismo diámetro interior
  • 23 - Mismo diámetro exterior
  • 24 - Diferencia admisible del diámetro exterior
  • 25 - Diámetro exterior sin diferencia

Método de posicionamiento de una junta soldada

a) Colocación por gravedad b) Ajuste c) Moleteado d) Rebordeado

e) Abocardado f) Hilado g) Forja        h) Descuelgue

i) Socavado j) Ranurado y doblado k) Sujeción l) Pasador de posicionamiento

m) Tornillo n) Remachado o) Soldadura por puntos

2. Preparación de la superficie de la soldadura

Antes del proceso de soldadura fuerte, es fundamental eliminar a fondo cualquier resto de óxido, grasa, suciedad y pintura de la superficie de la pieza.

En algunos casos, puede ser necesario recubrir previamente las piezas con una capa metálica específica antes de la soldadura fuerte.

(1) Eliminar la mancha de aceite

Las manchas de aceite pueden eliminarse con disolventes orgánicos.

Los disolventes orgánicos más comunes son el alcohol, el tetracloruro de carbono, la gasolina, el tricloroetileno, el dicloroetano y el tricloroetano.

(2) Eliminación de óxidos

Antes de la soldadura fuerte, las películas de óxido de la superficie de la pieza pueden procesarse mediante métodos mecánicos, métodos de grabado químico y métodos de grabado electroquímico.

3. Montaje y fijación

Los metales de aportación se utilizan en diversos métodos de soldadura fuerte, a excepción de la soldadura fuerte con llama y la soldadura fuerte con soldador, la mayoría de las cuales se colocan previamente en la junta. La gravedad y la capilaridad del hueco deben aprovecharse al máximo para favorecer que el metal de aportación rellene el hueco al colocarlo.

El metal de aportación en pasta debe aplicarse directamente a la unión soldada, y la soldadura en polvo puede mezclarse con un adhesivo antes de aplicarse a la unión.

4. Método de colocación del metal de aportación

a) Colocación de la soldadura anular

  • 1, 2 - Colocación razonable de materiales en forma de un anillo
  • 3, 4 - Colocación para evitar pérdidas a lo largo del plano de la brida
  • 5, 6 - Colocación de metal de relleno cerca de la junta
  • 7, 8 - Se realiza una ranura de colocación de soldadura en una unión

b) Colocación de la lámina de soldadura

P - presión aplicada

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