Soldadura heterogénea blanda

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Soldadura heterogénea blanda
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Proceso de soldadura donde se realiza la unión sin fusión del material base mediante la fusión del material de aportación.

La soldadura heterogénea blanda: consiste en realizar uniones donde el material aportado tiene menor punto de fusión (y distintas características químico-físicas) que el material base, realizándose la unión soldada sin fusión del material base y mediante la fusión del material de aportación que se distribuye entre las superficies de la unión, muy próximas entre sí por acción capilar.

Contenido

Descripción

La soldadura blanda se distingue de la soldadura fuerte por la temperatura de fusión del material de aporte. La soldadura blanda utiliza aportaciones con punto de fusión por debajo de los 450 °C y la soldadura fuerte por encima de los 450 °C.

Propiedades de la soldadura heterogénea blanda

La resistencia de estas uniones a esfuerzos cortantes o de cizallamiento, a temperatura ambiente, dependen de:

  • La distancia entre los metales que se han de unir.
  • La temperatura de soldadura.
  • El tiempo de calefacción.
  • La composición de los metales que se desea soldar.

Las propiedades de la unión varían si la aleación de aportación se alea o no con los metales base. La distancia entre los metales que se desea unir pude variar bastante.

Normalmente no se recomienda la soldadura blanda para unir el aluminio, pues para ello ya se utilizan otros métodos. Para soldar cinc o hierro galvanizado no debe estar presente el antimonio en el metal de aportación, ya que forman una combinación difícilmente fusible.

Formación de óxidos

Las atmósferas se emplean para prevenir la formación de óxidos durante el proceso de soldado, y en mucho de los casos reducir la presencia de óxidos, para que el metal de aportación pueda mojar y fluir mejor sobre el metal base limpio.

El empleo mayoritario de atmósferas controladas es en hornos. Cuando esta se utiliza se suele prescindir de la limpieza postsoldeo, aunque si se utiliza fundente si será necesario la limpieza.

En uniones de alta calidad es siempre aconsejable la realización de la unión en atmósferas controladas.

Las atmósferas que se utilizan son las de dióxido de carbono, monóxido de carbono, hidrógeno y nitrógeno. Hay que tomar las precauciones necesarias para el empleo de ciertos gases, bien por ser tóxicos, explosivos o cualquier otro que pueda ser dañino para la salud.

Usos

La soldadura blanda tiene gran cantidad de aplicaciones, desde la fabricación de juguetes hasta de motores de aviones y vehículos espaciales. En general se utiliza para la unión de piezas de pequeño tamaño, donde seria muy difícil utilizar un proceso de soldadura por fusión. La soldadura heterogénea se suele utilizar en componentes electrónicos, como circuitos impresos o transistores, piezas ornamentales y piezas de intercambiadores de calor.

Ventajas

  • No se presentan tensiones superficiales gracias a que la temperatura alcanzada es muy baja.
  • Se puede conservar los recubrimientos y plaqueados de los materiales base.
  • Facilidad para obtener uniones sanas entre materiales diferentes, incluso entre materiales metálicos y no metálicos o entre materiales de diferentes espesores.
  • Se pueden obtener soldaduras en piezas de precisión.
  • Con algunos procesos se pueden realizar soldaduras con muchas piezas al mismo tiempo, por lo que resulta muy económico.
  • Sólo se requieren bajas temperaturas, con el ahorro energético que ello conlleva.
  • La apariencia de la soldadura es muy buena.
  • Es un proceso fácilmente automatizable.
  • No se necesitan medidas de protección especiales.

Desventajas

  • El diseño de las piezas, y en algunos casos su preparación, puede resultar más complicado y costoso. Resulta muy costos su aplicación en el caso de piezas grandes.

Equipamiento necesario

Dispositivo de soldadura

Dispositivos de soldadura
Dispositivos de soldadura

Son los elementos encargados de proporcionar el calor necesario para alcanzar la temperatura de fusión del material de aporte para realizar la soldadura entre los dos materiales.

Los dispositivos de soldadura más comunes son los denominados soldadores de estaño, se especifican según su potencia en vatios dependiendo del tipo de trabajo. Asimismo, la forma y tamaño de la punta también dependerá del trabajo a realizar.

Los tipos más comunes de soldadores son:

  • soldador de lápiz.
  • soldador industrial.
  • pistola de soldar.
  • soldador de gas (soplete).



Metal de aporte

Material de aporte
Material de aporte

Es el metal que se añade cuando se realiza la soldadura. Las características que debe cumplir el metal de aportación son:

  • Capacidad de mojar al metal base.
  • Apropiada temperatura de fusión y buena fluidez para permitir su distribución, por atracción capilar en las uniones.
  • Se capaz de producir una unión soldada que cumpla los requisitos de resistencia mecánica y a la corrosión en estado normal de servicio.

Se utiliza cada material de aportación para un rango de temperaturas determinado, el metal de aportación debe interaccionar con el metal base con el que se va a utilizar. Sin embargo no debe formar ningún compuesto que disminuya la resistencia de la unión. El material de aportación se comercializan en formas de barras, pastas, o en carretes de hilo. Los materiales de aportación utilizados en la soldadura blanda son los siguientes:

  • Estaño-plomo: Es el metal de aportación más común y es el utilizado en casos generales.
  • Estaño-antimonio-plomo: Se adiciona antimonio porque mejora las propiedades mecánicas del material de aportación.
  • Estaño-plata: Se utiliza en instrumentos de trabajo delicados.
  • Estaño-Zinc: Se utilizan para soldar aluminio.
  • Estaño-bismuto: Tiene una gran aplicación en el campo de la electrónica.
  • Plomo- plata: Mejora la capacidad de mojado del plomo cuando éste es empleado en la soldadura blanda de acero, fundición o cobre.
  • Cadmio-plata: Se emplea en la unión de cobre y también, aunque menos, en la soldadura aluminio-aluminio teniendo una gran resistencia a grandes temperaturas.
  • Cadmio-Zinc: Se emplea en la unión de aluminio.
  • Zinc-cadmio: También se hace uso en las uniones de aluminio.
  • Zinc-aluminio: Se utiliza para la soldadura de aluminio obteniendo una gran resistencia a la corrosión.

Fundente o pasta limpiadora

Fundente
Fundente

El fundente juega un papel primordial para realizar la soldadura blanda, donde sus principales funciones son:

  • Aislar del contacto del aire.
  • Disolver y eliminar los óxidos que pueden formarse.
  • Favorecer el “mojado” del material base por el metal de aportación fundido, consiguiendo que el metal de aportación pueda fluir y se distribuya en la unión.

Los fundentes son mezclas de muchos componentes químicos. Entre los que se pueden citar están los boratos, fluoruros, bórax, ácido bórico y los agentes mojantes.

Se suelen suministrar en forma de polvo, pasta o líquido. El fundente de polvo puede aplicarse en seco, o disolverse en agua o alcohol con lo que se mejora su adherencia. El tipo de fundente más conocido es el fundente en pasta; el fundente líquido es el menos utilizado.

El fundente debe aplicarse después de la limpieza de las piezas mediante brocha, espolvoreando en el caso de polvo, o disolviéndolo con agua o alcohol con lo que mejora su adherencia.

El fundente indica cuándo el material base ha alcanzado la temperatura de soldadura y se debe aplicar el material de aportación, en muchos casos el fundente, cuando se funde, se vuelve transparente, indicando que ha llegado el momento de aplicar el metal de aportación.

Una vez realizado el proceso de soldado, los residuos deben limpiarse para evitar la corrosión. Tras retirarlo es necesario aplicar un tratamiento de decapado, para eliminar los óxidos que se hayan podido formar durante el soldeo en las zonas no protegidas por el fundente.

Cuando se utiliza poca cantidad de fundente, o se han sobrecalentado las piezas, el fundente queda sobresaturado con óxidos, volviéndose generalmente de color verde o negro, siendo difícil retirarlo, para este caso será necesario sumergir la pieza en un ácido que actuara como decapante.

Tipos de soldadura heterogénea

  • Soldeo heterogéneo con soplete.
  • Soldeo heterogéneo en horno.
  • Soldeo heterogéneo por inducción.
  • Soldeo heterogéneo por resistencia.
  • Soldeo heterogéneo por inmersión.
  • Soldeo heterogéneo por infrarrojos.
  • Soldeo heterogéneo con soldador de cobre.
  • Soldeo heterogéneo por ultrasonido.
  • Soldeo heterogéneo con pasta.
  • Soldeo heterogéneo con olas.

Defectos en la soldadura

Los defectos más típicos en la soldadura heterogénea son los siguientes:

Falta de material de aportación

Inadecuada distribución por capilaridad, producida esta por:

  • Metal de aportación no adecuado o defectuoso.
  • Temperatura de soldadura baja por utilizar una mala técnica.
  • Tiempo de soldadura muy corto.
  • Limpieza de las piezas a unir inadecuada.
  • Poca cantidad de fundente o fundente inadecuado.
  • Oxidación del metal base.
  • Separación excesiva entre piezas.

Exceso del material de aporte

Excesivas cantidad de metal de aportación donde no se desea:

  • Temperatura demasiado elevada debido a la mala técnica o a un fallo en el horno.
  • Tiempo de soldadura excesivo.
  • Demasiado metal de aportación o tipo inadecuado.

Fundente atrapado

  • Fundente no adecuado para el material de aportación.
  • Excesiva cantidad de fundente.

Corrosión

Corrosión del metal base por el metal de aportación reduciendo el espesor del material base:

  • Temperatura o tiempo de soldadura excesiva debida a una mala técnica o a un fallo en el control.
  • Excesiva cantidad de metal de aportación.
  • Utilización del metal de aportación muy cerca del límite superior de su rango de temperaturas.
  • Metal de aportación no adecuado.

Fuentes

  • Hernández, Germán. “Manual del soldador”. Madrid: M-44.384, 2007.
  • Kalpakjian, Serowe. “Manufactura, ingeniería y tecnología”. Pearson, Educación, 2002.
  • NAIT CoursePack 1090: Soldadura para aprendices. Primer año. 1997.