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Soldadura fuerte en la industria automotriz

Principios básicos de la soldadura fuerte: Cómo realizar una soldadura fuerte en seis pasos

La importancia de realizar una soldadura fuerte adecuada

La soldadura fuerte es ideal para unir metales diferentes y se realiza a una temperatura relativamente baja. Hemos dicho que una unión soldada "se hace sola" o por capilaridad, más que por la habilidad del operador, y que garantiza la distribución del metal de aportación en la unión. Pero incluso una unión diseñada adecuadamente puede resultar imperfecta si no se sigue el proceso de soldadura fuerte correcto. Estos procedimientos reducen el proceso de soldadura fuerte a seis pasos básicos.

Hay seis principios básicos sobre la soldadura fuerte que todo soldador debe seguir para garantizar calidad, resistencia, hermeticidad y confiabilidad de la unión de manera continua y sistemática. Por lo general, son principios fáciles de poner en práctica (algunos pueden llevar solamente unos pocos segundos), pero no se debe omitir ninguno en la operación de soldadura fuerte si se desea lograr uniones firmes, fuertes y de apariencia prolija.

Para mayor simplicidad, analizaremos estos seis pasos principalmente en términos de "soldadura manual"; es decir, soldadura fuerte con un soplete sostenido con la mano y el metal de aportación volcado a mano. Pero todo lo que se diga sobre la soldadura manual se aplica también a la soldadura de producción en masa. Se deben seguir los mismos pasos, aunque se pueden ejecutar de manera diferente.

Para ver más usos de la soldadura fuerte, mire este video.

Paso 1: Buen ajuste y holguras adecuadas

Como hemos visto, en la soldadura fuerte se usa el principio de capilaridad para distribuir el metal de aportación fundido entre las superficies de los metales base. Por lo tanto, durante la operación de soldadura fuerte, debe tener cuidado de mantener una holgura entre los metales base que permita que la capilaridad actúe de manera más eficiente. En la mayoría de los casos, esto significa una holgura estrecha.

El siguiente cuadro se basa en la soldadura de uniones a tope de acero inoxidable, donde se utiliza metal de aporte Easy-Flo®. Aquí se muestra cómo la resistencia a la tracción de la unión con soldadura fuerte varía con la holgura existente entre las piezas que se unen.

Espesor de la unión en la resistencia a la tracciónTenga en cuenta que la unión más fuerte (135 000 psi/930.8 MPa) se logra cuando la holgura es de 0.0015” (0.038 mm).

Cuando la holgura es más estrecha, es difícil que el metal de aportación se distribuya solo de manera adecuada en toda la unión y por eso se reduce la resistencia.

En cambio, si el espacio es más ancho de lo necesario, la resistencia de la unión se reducirá casi hasta alcanzar la del metal de aportación en sí. Además, se reduce la capilaridad, por lo que es posible que el metal de aportación no llene completamente la unión, lo que a su vez reduce la resistencia.

Por lo tanto, la holgura ideal de una unión soldada, en el ejemplo anterior, está cerca de 0.0015" (0.038 mm). Pero en el día a día de la soldadura fuerte, no se necesita ser tan preciso para obtener una unión con la resistencia suficiente.

Holgura de la unión soldadaLa capilaridad opera en un rango de holguras, por lo que tendrá cierta libertad de acción. Mire nuevamente el cuadro y observe que las holguras de entre 0.001" y 0.005" (0.025 mm y 0.127 mm) siguen produciendo uniones con una resistencia a la tracción de 100 000 psi (689.5 MPa).

Si une dos piezas planas, simplemente puede colocar una sobre la otra.

El contacto de metal con metal es toda la holgura que suele necesitar, ya que el "acabado laminado" promedio de los metales brinda suficiente rugosidad de superficie para crear "vías" capilares donde pueda fluir el metal de aportación fundido. (Por su parte, las superficies altamente pulidas tienden a restringir el flujo del metal de aportación).

Holgura de soldadura fuerteNo obstante, existe un factor especial que se debe considerar cuidadosamente al planificar las holguras de las uniones. Las uniones soldadas se hacen a temperaturas de soldadura fuerte, no a temperatura ambiente. Por lo tanto, deberá tener en cuenta el "coeficiente de dilatación térmica" de los metales que se unen. Esto es particularmente importante en los ensamblajes tubulares que unen materiales disímiles.

A modo de ejemplo, imaginemos que está soldando un buje de latón dentro de un manguito de acero. El latón se expande cuando se calienta, más que el acero. Entonces, si organiza las piezas de modo que tengan una holgura a temperatura ambiente de 0.002" a 0.003" (0.051 mm a 0.076 mm), para el momento en que haya calentado las piezas a temperaturas de soldadura fuerte, la holgura se habrá cerrado completamente. ¿La respuesta? Dejar una mayor holgura inicial, para que el espacio a temperatura de soldadura fuerte sea de aproximadamente 0.002" a 0.003" (0.051 mm a 0.076 mm).

Por supuesto, el mismo principio también se aplica al revés. Si la parte exterior es de latón y la interior de acero, puede empezar con un ajuste de fuerza ligera a temperatura ambiente. Al momento de alcanzar la temperatura de soldadura fuerte, la dilatación más rápida del latón crea una holgura adecuada.

¿Cuánto margen se debe tener para la dilatación y la contracción?

Depende de la naturaleza y el tamaño de los metales que se unirán, y de la configuración de la unión en sí. Aunque hay muchas variables involucradas como para indicar las tolerancias exactas de holgura para cada situación, tenga en cuenta este principio: los metales diferentes se expanden a velocidades diferentes cuando se calientan. Para ayudarlo a planificar las holguras adecuadas al momento de realizar una soldadura fuerte de metales disímiles, en el cuadro de la página siguiente se indica el coeficiente de dilatación térmica de una variedad de metales y aleaciones.

Comparación de materiales: Coeficiente de dilatación térmica

Dilatación térmica

Holgura adecuada de la unión

Existen solo dos tipos básicos: la unión a tope y la unión a solape. El resto, básicamente, son modificaciones de estas dos. Analicemos primero la unión a tope, tanto para piezas planas como tubulares.

Diseño de las uniones a tope

Como se puede ver, la unión a tope le ofrece la ventaja de tener un espesor único en la unión. La preparación de ese tipo de uniones suele ser simple y la unión tendrá suficiente resistencia a la tracción para la mayoría de las aplicaciones. No obstante, la resistencia de la unión a tope tiene limitaciones. Depende de la cantidad de superficie de la unión. Y en una unión a tope, el área de adherencia no puede ser más grande que la sección transversal del miembro más delgado.

 

 

Diseño de las uniones a solape

Lo primero que notará es que, para un espesor dado de metales base, el área de adherencia de la unión a solape puede ser mayor que la de la unión a tope y de hecho es común que lo sea. Con áreas de adherencia más grandes, las uniones a solape suelen llevar cargas más grandes.

La unión a solape duplica el espesor en la unión, pero en muchas aplicaciones (conexiones de plomería, por ejemplo) se prefiere este refuerzo. Hacer reposar el miembro plano sobre el otro suele ser suficiente para mantener una holgura uniforme de la unión. Y en uniones tubulares, acoplar un tubo dentro de otro los mantiene correctamente alineados para la soldadura fuerte. No obstante, imagine que desea una unión que tenga las ventajas de ambos tipos: espesor único en la unión combinado con la máxima resistencia a la tracción. Puede obtener esta combinación diseñando la unión de modo que sea a tope-a solape.

Conclusión

Es cierto, la preparación de la unión a tope-a solape suele dar un poco más de trabajo que la unión solo a tope o solo a solape, pero ese trabajo adicional tiene su recompensa. Usted obtiene una unión de espesor único de máxima resistencia. Y la unión suele sostenerse sola cuando se ensambla para la soldadura fuerte.

Determinación de la longitud adecuada del solape

Obviamente, no necesita calcular el área de adherencia de una unión a tope. Será la sección transversal del miembro más delgado. Una buena regla general es diseñar la unión a solape de modo que la longitud sea tres veces el espesor del miembro más delgado.

Con un solape más largo es posible que desperdicie metal de aportación para soldadura fuerte sin un aumento correlativo en la resistencia. Y con un solape más corto disminuiría la resistencia de la unión. En el caso de la mayoría de las aplicaciones, usted está en terreno seguro si sigue la "regla de tres". Específicamente, si conoce las resistencias la tracción aproximadas de los miembros base, la longitud del solape requerido para lograr una resistencia óptima en una unión soldada con plata será la siguiente:

 

Resistencia a la tracción del miembro más débil

Longitud del solape = factor x W

(W = espesor del miembro más débil)

 

35 000 psi - 241.3 MPa 2 x W
60 000 psi - 413.7 MPa 3 x W
100 000 psi - 689.5 MPa 5 x W
130 000 psi - 896.3 MPa 6 x W
175 000 psi - 1206.6 MPa 8 xW

 

Determinación de la longitud del solape para las uniones

Si debe realizar soldaduras fuertes sobre una gran cantidad de ensamblajes idénticos o si la resistencia de la unión es crítica, será conveniente determinar con mayor exactitud la longitud del solape con el fin de lograr la máxima resistencia con el mínimo uso de materiales de soldadura. Las siguientes fórmulas lo ayudarán a calcular la longitud óptima del solape para uniones planas y tubulares.

Uniones planas

X = Longitud del solape

T = Resistencia a la tracción del miembro más débil

W = Espesor del miembro más débil

C = Factor de integridad de la unión de 0.8

L = Resistencia al cizallamiento del metal de aportación soldado

Uniones tubulares

X = Longitud del área de solape

W = Espesor de la pared del miembro más débil

D = Diámetro del área de solape

T = Resistencia a la tracción del miembro más débil

C = Factor de integridad de la unión de 0.8

L = Resistencia al cizallamiento del metal de aportación soldado

Diseño para distribuir la tensión

Cuando se diseña una unión soldada, es obvio que el objetivo es proporcionar al menos una resistencia mínima adecuada para la aplicación en cuestión. Pero en algunas uniones, la máxima resistencia mecánica puede ser su principal preocupación. Puede ayudar a garantizar este grado de resistencia diseñando la unión de modo tal que evite que la concentración de tensión la debilite.

Propagación de la tensión

Determine dónde se aplica mayor tensión, y luego otorgue flexibilidad al miembro más pesado en ese punto o agregue resistencia en el miembro más débil. Cuando diseña una unión para que tenga la máxima resistencia, use un solape para aumentar el área de la unión en lugar de una unión a tope y diseñe las piezas para evitar que la tensión se concentre en un punto único. Existe otra técnica para aumentar la resistencia de una unión con soldadura fuerte, la cual a menudo resulta muy eficaz en la soldadura para ensamblajes de piezas pequeñas. Puede crear un filete para la distribución de la tensión simplemente usando un poco más metal de aportación para soldadura que lo que normalmente usaría o una aleación más "floja". Por lo general, no necesitará un filete en una unión con soldadura fuerte ya que no aporta nada significativo a la resistencia. Vale la pena crear un filete cuando esto contribuye a la propagación de las tensiones de la unión.

Diseño de las condiciones de servicio

En muchas uniones soldadas, el principal requisito es la resistencia. Y ya hemos analizado varias maneras de lograr resistencia en la unión. Frecuentemente, existen otros requisitos de servicio que pueden influir en el diseño de la unión o en la selección del metal de aportación. Por ejemplo, puede diseñar un ensamblaje soldado que deba ser conductor de electricidad. Un metal de aportación para soldadura fuerte de plata, en tanto su contenido de plata, tiene muy poca tendencia a aumentar la resistencia eléctrica en una unión debidamente soldada. Pero puede asegurar una resistencia mínima utilizando una holgura estrecha en la unión para que la capa de metal de aportación sea lo más delgada posible. Además, si la resistencia no es la principal consideración, puede reducir la longitud del solape. En lugar de la habitual "regla de tres", se puede reducir la longitud del solape aproximadamente 1.5 veces la sección transversal del miembro más delgado.

Si el ensamblaje soldado tiene que ser hermético para soportar la tensión de gas o de líquido, la unión a solape es casi imprescindible ya que soporta más presión que una unión a tope. Además, su área de adherencia más ancha reduce las posibilidades de que se produzcan fugas. Otra consideración al diseñar una unión para que sea a prueba de fugas es la ventilación del ensamblaje. Proporcionar una ventilación durante el proceso de soldadura fuerte permite que los aires o gases en expansión se escapen a medida que el metal de aportación fundido fluye en la unión. Ventilar el ensamblaje también previene que el fundente quede atrapado en la unión. Evitar que los gases o el fundente queden atrapados reduce el potencial de fugas. Si es posible, el ensamblaje debe tener autoventilación. Dado que el fundente está diseñado para ser desplazado por el metal de aportación fundido que entra en una unión, no debe haber bordes filosos ni orificios ciegos que provoquen que el fundente quede atrapado. La unión se debe diseñar de modo que el fundente empuje completamente el fluido fuera de la unión. Cuando esto no sea posible, se pueden perforar orificios pequeños en los puntos ciegos para permitir que el fundente escape. La unión se completa cuando el metal de aportación fundido aparece en la superficie externa de estos orificios.

Para maximizar la resistencia a la corrosión de una unión, seleccione un metal de aportación para soldadura fuerte que contenga elementos como plata, oro o paladio, que son inherentemente resistentes a la corrosión. Mantenga las holguras de las uniones cerca y use una cantidad mínima de metal de aportación para que la unión terminada exponga solo una línea fina de metal de aportación para soldadura a la atmósfera. Estos son algunos ejemplos de requisitos de servicio que se pueden exigir de su ensamblaje soldado. Como puede ver, se deben considerar tanto el diseño de la unión como la selección del material de aportación.

Si desea mirar una demostración práctica de buen ajuste y holgura adecuada, mire este video.

PASO 2: LIMPIEZA DE LOS METALES

 

limpieza de metalesLa capilaridad funcionará adecuadamente solo cuando las superficies de los metales estén limpias. Si están "contaminadas" (cubiertas de aceite, grasa, óxido, sarro o simplemente tierra), se deben eliminar esos contaminantes. Si permanecen, formarán una barrera entre las superficies del metal base y los materiales para la soldadura fuerte. Por ejemplo, un metal base aceitoso repelerá el fundente y dejará puntos sin cubrir que se oxidan con el calor y generan huecos. El aceite y la grasa se carbonizarán cuando se calienten y formarán una película sobre la cual no fluirá el metal de aportación. Y el metal de aportación para soldadura fuerte no se unirá a una superficie oxidada.

Rara vez limpiar las piezas de metal es un trabajo complicado, pero se debe hacer en el orden correcto. Primero, se debe retirar el aceite y la grasa, porque una solución de decapado ácida que sirve para quitar el óxido y el sarro no funcionará bien en una superficie grasosa. (Si intenta quitar óxido o sarro con una limpieza abrasiva antes de retirar el aceite, terminará frotando el aceite, así como el polvo abrasivo fino más profundamente en la superficie).

Comience eliminando el aceite y la grasa. En la mayoría de los casos, puede hacerlo muy fácilmente sumergiendo las piezas en un solvente desengrasante adecuado, desengrasando al vapor o con una limpieza alcalina o acuosa. Si las superficies de metal están cubiertas con óxido o sarro, puede eliminar esos contaminantes química o mecánicamente. Para una eliminación química, use un tratamiento de decapado ácido, asegurándose de que los químicos sean compatibles con los metales base que se limpiarán y que no queden rastros de ácido en las grietas ni en los orificios ciegos. La eliminación mecánica requiere de limpieza abrasiva. Especialmente en la soldadura fuerte de reparación, donde las piezas pueden estar muy sucias o muy oxidadas, puede acelerar el proceso de limpieza usando una rueda de pulido, una lija o un arenado, seguido de una operación de enjuague.

Cuando las piezas estén completamente limpias, es conveniente fundir y soldar tan pronto como sea posible. De esta manera, habrá menos posibilidades de que se vuelvan a contaminar las superficies con polvillo de la fábrica o la misma grasitud corporal que se deposita con la manipulación.
Para obtener más información sobre la limpieza de los metales, revise esta publicación en el blog o este video.

PASO 3: COLOCACIÓN DE FUNDENTE EN LAS PIEZAS

 

Por qué la soldadura fuerte requiere fundente

El fundente es un compuesto químico que se aplica a las superficies de la unión antes de la soldadura fuerte. Su uso es fundamental en el proceso de soldadura fuerte atmosférica, con pocas excepciones. Calentar una superficie de metal acelera la formación de óxidos, el resultado de la combinación química entre el metal caliente y el oxígeno del aire. Si no detiene la formación de estos óxidos, impedirán que el metal de aportación para soldadura se humedezca y una las superficies.
Un recubrimiento de fundente en la zona de la unión protege las superficies de la acción del aire y así evita la formación de óxido. También disuelve y absorbe los óxidos que se forman durante el calentamiento o que no se eliminaron completamente en el proceso de limpieza. Comprender las funciones y las etapas el fundente lo ayudarán a lograr uniones fuertes y de calidad en su operación.

Aplicación del fundente

Puede aplicar fundente hasta que cubra completamente las superficies de la unión. Tradicionalmente, el fundente es una pasta, por lo que suele ser más conveniente cepillarlo. Pero a medida que aumentan las cantidades de producción, puede ser más efectivo aplicar el fundente sumergiendo o dispensando un depósito de fundente de alta viscosidad medido previamente con una pistola de aplicación. ¿Por qué dispensar fundente? Muchas empresas consideran que el tamaño repetible del depósito mejora la consistencia de la unión y, como generalmente se usa menos fundente, también se reduce la cantidad de residuos que entran en el torrente de desechos. Mire nuestro nuevo video técnico para ver en profundidad las cuatro funciones del fundente.

¿Cuándo se debería colocar fundente y cómo escogerlo?

Por lo general, antes de la soldadura fuerte, si fuera posible. De esta manera, el fundente tiene menos posibilidades de secarse y descascararse, o de ser eliminado de las piezas durante la manipulación. ¿Qué fundente se debe usar? Escoja uno formulado para los metales, las temperaturas y las condiciones específicos de su aplicación de soldadura fuerte. Existen fundentes formulados para prácticamente cada necesidad. Por ejemplo, fundentes para soldaduras fuertes a temperaturas muy altas (en el área de los 2000 °F/1093 °C), fundentes para metales con óxido refractario, fundentes para ciclos largos de calentamiento y fundentes para dispensar con máquinas automatizadas.

La adición de boro metálico convierte el fundente blanco en negro. El fundente negro es beneficioso para un calentamiento de inducción rápida, puede proporcionar mejor protección en una operación de soldadura fuerte de alta temperatura y puede ser útil con metales de aportación muy líquidos.  

El fundente negro modificado con boro puede ayudar a garantizar una buena unión soldada cuando se sueldan piezas grandes durante un período prolongado calentamiento o con materiales base que requieren cuidados adicionales para reducir los óxidos resistentes. El personal técnico de Lucas Milhaupt demuestra la diferencia entre el fundente blanco y el negro en este video.

Afortunadamente para su inventario, los fundentes de uso general, como por ejemplo Handy Flux de Handy & Harman, son adecuados para la mayoría de las tareas típicas de soldadura fuerte.

¿Cuánto fundente debe utilizar?

Lo suficiente para que dure todo el ciclo de calentamiento. Tenga en cuenta que mientras más grandes y pesadas sean las piezas que soldará, más largo será el ciclo de calentamiento y más fundente usará. (Las piezas más pequeñas, por supuesto, se calientan más rápido y requieren menos fundente). Como regla general, no escatime en fundente. Es su seguro contra el óxido. Piense en el fundente como una suerte de papel secante. Absorbe el óxido al igual que una esponja absorbe el agua. Una cantidad insuficiente de fundente se saturará rápidamente y perderá su efectividad. Un fundente que absorbe menos óxidos no solamente asegura una mejor unión que un fundente totalmente saturado, sino que es mucho más fácil de limpiar después de que se completó la unión soldada.

El fundente también puede actuar como indicador de temperatura, lo que minimiza la posibilidad de sobrecalentar las piezas. Handy Flux de Handy & Harman, por ejemplo, se vuelve completamente transparente y activo a 1100 °F/593 °C. A esa temperatura, parece agua y revela la superficie brillosa del metal que hay debajo, lo que le indica que el metal base está a la temperatura justa para fundir el metal de aportación para soldadura. En este video, le mostraremos qué apariencia tiene Handy® Flux durante el proceso de soldadura fuerte.

Cuadro indicador de temperatura de Handy Flux

Temp. Apariencia del fundente
212 °F (100 °C) El agua se evapora.
600 °F (315 °C) El fundente se vuelve blanco y levemente inflado; comienza a "trabajar".
800 °F (425 °C) El fundente yace sobre la superficie y tiene una apariencia lechosa.
1100 °F (593 °C) El fundente está completamente transparente y activo; parece agua. Debajo, se ve la superficie brillante del metal. Pruebe la temperatura haciendo que el metal de aportación para soldadura entre en contacto con el metal base. Si el metal de aportación de soldadura se derrite, el ensamblaje está a la temperatura adecuada para la soldadura fuerte.

 

La colocación del fundente es un paso esencial en la operación de la soldadura fuerte, con unas pocas excepciones. Puede unir cobre con cobre sin fundente, usando un metal de aportación para soldadura formulado especialmente para esa tarea, como SilFos o Fos-Flo 7 de Handy & Harman. (El fósforo de estas aleaciones actúa como agente fundente sobre el cobre). También puede omitir el uso de fundente si se realiza la soldadura fuerte en una atmósfera controlada (es decir, una mezcla gaseosa contenida en un espacio cerrado, usualmente un horno para soldadura fuerte). La atmósfera (como el hidrógeno, el nitrógeno o el amoníaco disociado) envuelve completamente los ensamblajes y, al excluir el oxígeno, previene la oxidación. Incluso en las soldaduras con atmósfera controlada, puede encontrar que una pequeña cantidad de fundente mejora la acción de humectación del metal de aportación para soldadura.

Para obtener más información sobre el fundente adecuado, mire este video.

Paso 4: Ensamblaje para soldadura fuerte

Se limpian las piezas del ensamblaje y se coloca fundente. Ahora debe sostenerlas en posición para la soldadura. Asegúrese de permanecer en la alineación correcta durante los ciclos de calentamiento y enfriamiento, para que la capilaridad pueda hacer su trabajo. Si la forma y el peso de las piezas lo permiten, la manera más simple de sostenerlas juntas es a través de la gravedad. O bien darle una mano a la gravedad agregando peso adicional.

Si debe soldar varios ensamblajes y su configuración es demasiado compleja para que se sujeten por sí mismos o para usar una crimpadora, use un accesorio de sujeción para soldadura fuerte. Diséñelo para que tenga la menor masa posible y el menor contacto con las piezas del ensamblaje. (Un accesorio incómodo que haga contacto ampliamente con el ensamblaje conducirá el calor lejos del área de la unión).

Utilice un diseño de punta y filo de cuchillo para reducir al mínimo el contacto.

Intente usar materiales en el accesorio que sean malos conductores del calor, como el acero inoxidable, Inconel o cerámica. Dado que son malos conductores, alejan el menor calor de la unión.

Elija materiales con tasas de expansión compatibles para que no se altere en la alineación del ensamblaje durante el ciclo de calentamiento.

Si está planificado soldar cientos de ensamblajes idénticos, piense en diseñar las piezas para que sean autónomas durante el proceso de soldadura fuerte. En la etapa de planificación inicial, diseñe dispositivos mecánicos que cumplan con este propósito y que se puedan incorporar en la operación de fabricación. Entre los dispositivos típicos se incluyen herramientas de engaste, costuras de interbloqueo, estampado, granallado, remachado, de sujeción, rizado y acordonado.

Se deben minimizar los bordes filosos para intercambiar los ensamblajes sostenidos mecánicamente. Los bordes pueden impedir la capilaridad y deben ser levemente redondeados para ayudar al flujo de metal de aportación. Un dispositivo de retención mecánico simple es lo mejor, ya que su única función es sostener juntas las piezas mientras se realiza una unión permanente mediante soldadura fuerte.

Información sobre accesorios

Un accesorio se crea para sujetar, sostener o asegurar un ensamblaje que se unirá. Los accesorios adecuados deben cumplir con estos criterios:

  • Permitir la fácil inserción de los componentes del ensamblaje y la fácil remoción del ensamblaje soldado.
  • Ser compatibles con los componentes del ensamblaje para permitir la dilatación y la contracción durante el calentamiento y el enfriamiento.
  • Ser compatible con el ensamblaje en puntos lejanos a la zona de calor (evitando que el accesorio se convierta en un disipador de calor).
  • Permitir que la llama se redirija hacia toda un área de unión, para que la aleación pueda fluir a lo largo de la unión.
  • Usar la gravedad para contribuir a la capilaridad.
  • Mantener la alineación y la estabilidad dimensional hasta que la aleación se solidifique.
  • Ser lo suficientemente flexible como para adaptarse a otros ensamblajes similares.

Mejor diseño de la unión

Un axioma de la unión de metales es que el diseño adecuado de la unión es el camino hacia un accesorio eficiente. Los expertos en soldaduras fuertes en Lucas Milhaupt ofrecen estos consejos para mejorar el diseño de la unión:

  • Haga que las piezas que componen el ensamblaje se autoubiquen, de modo que el accesorio solamente soporte y sujete los componentes.
  • Deje espacio para que el metal de aportación fluya y para que el fundente ingrese en la unión.

Problema ejemplo: Cuando un tubo ingresa en una conexión o un molde, algunos fabricantes usan un ajuste a presión para que la aleación que se aplica externamente no alcance la parte inferior de la unión, donde podría taponar un orificio. Lamentablemente, el fundente derretido llega a la parte inferior del orificio ciego y queda atrapado allí, ya que la aleación se derrite e intenta ingresar a la unión. La aleación no puede desplazar el fundente, por lo que se generan inclusiones de fundente pesado y una unión de baja calidad.

Solución ejemplo: Use un adaptador deslizable y una preforma enterrada en el orificio. El calor hace que la aleación fluya hacia la parte superior de la unión y empuje el fundente hacia afuera. Esto deja abierto el orificio y da como resultado una unión sólida. Tenga en cuenta las características de dilatación y contracción de los metales que se unen. Si es posible, diseñe la unión para que el material de mayor dilatación sea el miembro externo de la unión. (Se dilatará más que le miembro interno, lo que proporcionará la holgura donde fluirá el metal de aportación).

La soldadura de plata es un método rentable de unión de metales, especialmente cuando las uniones están diseñadas para lograr la máxima eficiencia de soldadura fuerte y los accesorios están diseñados como se describe. Muchos productos fabricados hoy se pueden volver a diseñar para usar soladura fuerte y reducir así los costos de fabricación. Si bien la plata es costosa, representa un porcentaje pequeño del costo total del ensamblaje.

Consejos para la fabricación de accesorios

Los ingenieros de Lucas Milhaupt ofrecen estas ideas para mejorar la eficiencia de fabricación con accesorios:

  • Construya accesorios de acero inoxidable de serie 300 no magnético para obtener una mejor resistencia a la corrosión y una estabilidad dimensional (otras ideas incluyen Inconel y algunas cerámicas).
  • Cuando cree accesorios para la soldadura fuerte en horno, mantenga la masa al mínimo. (La compensación depende de las libras/hora en el horno: a mayor peso, menor eficiencia de combustible).
  • Cuando cree accesorios para la inducción de calor, mantenga los accesorios alejados de la bobina de trabajo, de modo que no actúen como disipadores térmicos ni interfieran con el campo magnético.
  • Evite el uso de resortes para llevar las piezas hacia atrás de la alineación dimensional. Si son necesarios, manténgalos fuera de la zona de calor para que no se vean afectados por el residuo de fundente ni el óxido.

El diseño de accesorios es un factor clave para lograr uniones de calidad, ya sea con soldadura fuerte o blanda. Además, el diseño adecuado de la unión es el camino hacia la creación eficiente de accesorios.

Combinar las mejoras en estas dos áreas puede dar como resultado uniones de mejor calidad, mayor eficiencia operativa y menores costos.

Obtenga información más detallada del ensamblaje adecuado en este video.

Paso 5: Soldadura fuerte del ensamblaje: Métodos de calentamiento

El quinto paso es la realización de la unión soldada en sí. Implica calentar el ensamblaje a una temperatura adecuada para la soldadura fuerte y hacer fluir el metal de aportación a través de la unión.

Métodos de calentamiento para soldadura fuerte

Hay cuatro tipos principales de métodos de calentamiento para soldadura fuerte: soldadura con soplete o manual, soldadura por inducción, soldadura por resistencia y soldadura al vacío. El método de calentamiento más usado para realizar una soldadura fuerte en un ensamblaje único es el soplete manual, por lo que la mayor parte de esta guía se concentrará en las prácticas y los principios de la soldadura manual. Sin embargo, si necesita ayuda con la soldadura en horno, consulte nuestro blog sobre la atmósfera del horno.

Primero, aplique calor ampliamente a los metales base. Si soldará un ensamblaje pequeño, puede calentar todo el ensamblaje hasta el punto de fluido del metal de aportación para soldadura. Si soldará un ensamblaje grande, deberá calentar un área amplia alrededor de la unión.

Todo lo que debe tener en cuenta es que ambos metales del ensamblaje se deben calentar de la manera más uniforme posible para que alcancen la temperatura de soldadura fuerte al mismo tiempo. Cuando suelde una sección pesada con una sección delgada, la "salpicadura" de la llama puede ser suficiente para calentar la pieza delgada. Mantenga el soplete en movimiento en todo momento. Cuando suelde secciones pesadas, el fundente puede volverse transparente, lo cual ocurre a 1100 °F (593 °C), antes de que todo el ensamblaje esté lo suficientemente caliente como para recibir el metal de aportación.

En la soldadura con soplete, hay una variedad de combustibles disponibles: gas natural, acetileno, propano, propileno, etc., que hacen combustión con oxígeno o aire. El más popular es la mezcla de oxígeno y acetileno. Cuando se trata de soldar de manera segura con sopletes de oxiacetileno, se deben tener en cuenta dos aspectos importantes: el equipo de seguridad y los procedimientos para una operación segura. Esto es muy importante: los rayos del arco y las chispas pueden generar pérdida de visión, la inhalación de gases puede causar daño en los pulmones y otros accidentes pueden provocar quemaduras, incendios o explosiones.

Equipo de seguridad para sopletes de oxiacetileno

Además de guantes, gafas y el equipo de seguridad adecuado, estos elementos también son importantes:

Tubos: El oxígeno y el acetileno se conservan en tubos separados y no se combinan hasta que se enciende la punta del soplete.  Los tubos de oxígeno, habitualmente pintados de verde, contienen oxígeno comprimido a hasta 2200 psi (libras por pulgada cuadrada). El oxígeno es un compuesto estable por naturaleza, pero todo aceite o grasa que entre en contacto con el oxígeno ocasionará un incendio.  Por lo tanto, mantenga manos y guantes libres de estos materiales antes manipular los tubos. Los tubos de gas acetileno están comprimidos a solo unos 250 psi, mucho menor que los tanques de oxígeno. Sin embargo, a diferencia del oxígeno, el acetileno es bastante inestable; y por lo tanto, no se debe introducir al soplete a más de 15 psi. Como precaución adicional, las válvulas de los tubos se deben abrir en no más de 1.5 giro, por si un operador debe cerrarlas rápidamente.

Reguladores: Instalados en el tubo, los reguladores controlan la presión del tubo y la presión de salida hacia el soplete. Gire las llaves o las perillas de los reguladores para ajustar de la presión de salida. Nuevamente, la configuración no debe ser mayor de 15 psi para el acetileno. Consulte con el fabricante del soplete cuál es la configuración adecuada de presión para acetileno y oxígeno.

Válvulas de control: Desde el regulador, los dos gases viajan a través de válvulas de control, las que garantizan que se pueda cerrar el paso de los gases en caso de reflujo.  A su vez, las válvulas de control también se pueden colocar entre las mangueras de gas y el soplete. Tenga en cuenta que las válvulas de control pueden detener el flujo inverso del gas, pero no pueden detener las llamas en caso de un reflujo.

Supresores de llamas: Los supresores de llamas evitan que el fuego regrese hacia los tubos, lo que generaría una explosión.  Los supresores de llamas contienen válvulas de bloqueo con puntos de fusión bajos. Cuando se activan por las llamas, rápidamente cortan el suministro de gas y así se extingue el fuego.  Tanto las válvulas de control como los supresores de llamas se deben evaluar o cambiar periódicamente para garantizar el correcto funcionamiento.

Operación segura de los sopletes de oxiacetileno

Además de usar equipo de seguridad, los trabajadores deben operar los materiales de manera segura para evitar el retroceso de la llama.  Mantenga separados el acetileno y el oxígeno hasta que se encienda el soplete. Cuando lo encienda, la válvula de acetileno se debe abrir primero.  Luego, se debe encender el soplete y después se puede introducir oxígeno. Tenga en cuenta que abrir las dos válvulas de gas antes del encendido puede generar un reflujo de gas hacia la manguera, lo que dejaría el sistema vulnerable al retroceso de la llama.

Después del uso, es fundamental vaciar ambos conductos de gas, por separado, uno por vez, a través del soplete.  Si esta "purga" de los conductos de gas se realiza de manera simultánea para el oxígeno y el acetileno, cualquier diferencia de presión entre los conductos de gas generará reflujo de uno de los gases a la otra línea, por lo que se debe evitar.

Los retrocesos de llamas también pueden ocurrir al soldar con varios sopletes, en simultáneo, en una pieza. Si utiliza sopletes dobles para calentar ambos lados de una pieza, no apunte los sopletes entre sí, sino más bien oriéntelos en ángulo hacia la pieza.  Si un soplete provoca un retroceso de la llama en el otro, los operadores oirán un siseo fuerte y deben desconectar el gas de inmediato cerrando primero la válvula de acetileno y luego la válvula de oxígeno.

Cambios de fundente durante el proceso de soldadura fuerte

Algunos metales son buenos conductores y, en consecuencia, llevan calor más rápido hacia las áreas más frías. Otros son malos conductores y tienden a retener el calor y a sobrecalentarse. Los buenos conductores necesitarán más calor que los otros simplemente porque lo disipan más rápidamente.

En todos los casos, lo mejor para evitar el calentamiento irregular es controlar el fundente. Si la apariencia del fundente cambia de manera uniforme, las piezas se calientan de manera uniforme, independientemente de la diferencia de masa o conductividad.

Depósito de los metales de aportación

Ya ha calentado el ensamblaje hasta alcanzar la temperatura apta para la soldadura fuerte. Ahora está listo para depositar el metal de aportación.

En el caso de la soldadura manual, todo lo que se debe hacer es sostener cuidadosamente la varilla o el cable en contra del área de unión. El ensamblaje calentado derretirá una parte del metal de aportación, el cual de manera instantánea se verterá por acción capilar en toda el área de la unión.

Es posible que quiera agregar algo de fundente en el extremo de la varilla de metal de aportación, aproximadamente 2" a 3" (51 mm a 76 mm), para mejorar el flujo. Esto se puede lograr cepillando o sumergiendo la varilla en fundente. En las piezas más grandes que requieren mayor tiempo de calentamiento o cuando el fundente se saturó con mucho óxido, la adición de fundente fresco sobre el metal de aportación mejorará el flujo y la penetración del metal de aportación en el área de unión.

Sin embargo, se debe tener una pequeña precaución. El metal de aportación fundido para soldadura tiende a fluir hacia áreas de mayor temperatura. En un ensamblaje calentado, las superficies exteriores del metal base pueden estar levemente más calientes que las superficies interiores. Tenga cuidado de depositar el metal de aportación bien al lado de la unión. Si lo deposita lejos de la unión, tenderá a cubrir superficies calientes en lugar de fluir hacia la unión. Además, es mejor calentar el lado del ensamblaje opuesto al punto donde colocará el metal de aportación. En el ejemplo anterior, usted calienta la parte inferior de la placa más grande, por lo que el calor atrae el metal de aportación completamente hacia la unión. (Siempre recuerde lo siguiente: el metal de aportación tiende a fluir hacia la fuente de calor).

Seguridad general en el proceso de soldadura fuerte

En el proceso de soldadura fuerte, siempre está la posibilidad de que se generen vapores y gases peligrosos por los recubrimientos del metal base, los metales de aportación que tienen zinc y cadmio, y el fluoruro de los fundentes. Para protegerse de cualquier peligro que representen estos vapores debe seguir las precauciones debidamente probadas que figuran a continuación.

1. Ventile las áreas confinadas: Use ventiladores y campanas extractoras para alejar todos los vapores y gases del trabajo, y respiradores con fuente de aire, según sea requerido.

2. Limpie completamente los metales base: Un contaminante de superficie de composición desconocida sobre los metales base puede suponer un peligro por la generación de vapor y puede provocar una descomposición demasiado rápida del fundente, lo que llevaría al sobrecalentamiento y a la generación de vapores.

3. Use suficiente fundente: El fundente protege los metales base y el metal de aportación durante el ciclo de calentamiento. Una cobertura total con fundente reduce la generación de vapores. Además, consulte la hoja de datos respecto de los peligros específicos relacionados con el fundente para soldadura fuerte.

4. Caliente ampliamente los metales: Caliente los metales base de manera amplia y uniforme. El calentamiento localizado intenso consume fundente, lo que aumenta el riesgo de que se generen vapores. Aplique calor solamente a los metales base, no al metal de aportación. (La llama directa sobre el metal de aportación provoca sobrecalentamiento y vapores).

5. Conozca los metales base: Un recubrimiento de cadmio sobre un metal base se volatilizará y producirá vapores tóxicos durante el calentamiento. Los recubrimientos de zinc (galvanizados) también generarán vapores cuando se calienten. Aprenda a reconocer esos recubrimientos. Se recomienda que se retiren antes de calentar las piezas para el proceso de soldadura fuerte.

6. Conozca los metales de aportación: Tenga especial cuidado de no sobrecalentar el ensamblaje cuando use metales de aportación que contengan cadmio. Consulte las páginas 34 a 37 o la Hoja de Datos de Seguridad (Safety Data Sheet, SDS) para conocer las temperaturas máximas recomendadas para soldaduras fuertes de un metal de aportación específico. El metal de aportación lleva una etiqueta de advertencia. Asegúrese de leerla y seguir atentamente las instrucciones.

Mire este video para conocer más sobre los métodos adecuados de calentamiento para soldaduras fuertes.

Paso 6: Limpieza de la unión soldada

Después de haber soldado el ensamblaje, debe limpiarlo. Y la limpieza suele ser una operación de dos pasos. Primero, la eliminación de los residuos del fundente. Segundo, decapado para eliminar la cascarilla de óxido que se forma durante el proceso de soldadura fuerte.

Eliminación del fundente

La eliminación del fundente es una operación simple pero esencial. (Los residuos de fundente son químicamente corrosivos y, si no se eliminan, pueden debilitar algunas uniones). Ya que la mayoría de los fundentes para soldadura son solubles en agua, la manera más fácil de retirarlos es sumergir el ensamblaje en agua caliente (120 °F/50 °C o más). Lo mejor es sumergirlo cuando aún está caliente; solo debe asegurarse de que el metal de aportación se haya solidificado completamente. Los residuos del fundente similares al vidrio suelen quebrarse y descascararse. Si son algo resistentes, cepille suavemente con un cepillo de alambre mientras el ensamblaje aún está sumergido en agua caliente.

Según el proceso de soldadura fuerte, es posible que necesite limpiar la unión después de la soldadura para eliminar el fundente residual. Este paso puede ser fundamental ya que la mayoría de los fundentes son corrosivos, como la corrosión de la línea de refrigeración ilustrada.

Motivos para eliminar el fundente

Analicemos cinco motivos por los que es importante eliminar el fundente después del proceso de soldadura:

  1. No puede inspeccionar una unión que está cubierta con fundente.
  2. El fundente puede actuar como agente de unión y puede estar sosteniendo la junta, sin que la soldadura se haya completado con éxito. Esta unión podría fallar durante el servicio.
  3. En servicio a presión, el fundente puede ocultar poros en una unión soldada, aun cuando soporte una prueba de presión. La unión tendría una fuga poco después de entrar en servicio.
  4. El fundente es higroscópico, por lo que el fundente residual atrae el agua disponible del ambiente. Esto genera corrosión.
  5. La pintura y otros recubrimientos no se adhieren a las áreas cubiertas con fundente residual.

Métodos para la eliminación de fundente

Después de la soldadura, el fundente forma una superficie dura similar al vidrio y puede ser difícil eliminarlo. ¿Cuál es el mejor método de limpieza? Puede retirar el exceso de fundente de varias maneras. La opción más rentable incluye agua.

Los estándares de fundente de la industria se centran en los fundentes a base de agua. Las normas AMS 3410 y AMS 3411 estipulan que todos los fundentes que cumplan con estas especificaciones deben ser solubles en agua a 175 °F/79 °C o menos después del proceso de soldadura fuerte. Por lo tanto, los fundentes de soldadura están diseñados por lo general para disolverse con agua.

Los métodos más comunes para la eliminación del fundente después del proceso de soldadura fuerte son los siguientes:

Humectación/empapado

Use agua caliente agitada en un tanque de remojo para eliminar el exceso de fundente inmediatamente después del proceso de soldadura fuerte y luego seque el ensamblaje. Cuando no sea posible el remojo, use un cepillo de alambre junto con un rociador en aerosol o una toalla húmeda. Cuando use un paño empapado de cualquier clase, cambie periódicamente la solución para evitar que esta se sature.

Enfriamiento rápido

Este proceso induce un choque término que fisura el fundente residual. Cuando enfríe rápidamente una pieza soldada en agua caliente, tenga cuidado de no comprometer la unión soldada. Enfríe de esta manera solamente después de que el metal de aportación para soldadura se haya solidificado a fin de evitar grietas o uniones ásperas. Tenga en cuenta que el enfriamiento rápido puede afectar las propiedades mecánicas de los materiales base. No enfríe rápidamente materiales con grandes diferencias de coeficientes de dilatación térmica para evitar fisuras en los materiales base y rupturas en la aleación de soldadura.

Puede usar métodos más elaborados para eliminar el fundente, como un tanque de limpieza por ultrasonido para acelerar la acción del agua caliente o vapor activo. Entre los métodos adicionales de limpieza se incluyen los siguientes:

  • Limpieza con lanza a vapor. Este proceso emplea vapor supercalentado a presión para disolver y eliminar el residuo de fundente.
  • Limpieza química. Puede usar una solución ácida o básica, generalmente con tiempos breves de remojo para evitar el deterioro de los materiales base. Para los remojos químicos, controle el nivel de pH a fin de determinar cuándo cambiar la solución.
  • Limpieza mecánica. Limpie el residuo de las uniones soldadas con un cepillo de alambre o con chorro de arena. Tenga en cuenta que los metales suaves, entre los que se incluye el aluminio, requieren cuidados adicionales, ya que son vulnerables a la incrustación de partículas.

Siempre asegúrese de que el método de limpieza sea compatible con las propiedades del metal base. Algunos grupos de metales logran un efecto deseado a partir del tratamiento especial después de la limpieza. Las piezas de acero inoxidable y de aluminio, por ejemplo, pueden verse beneficiadas con la inmersión química ya que mejora la resistencia a la corrosión de la superficie.

El único momento en que no debe eliminar el fundente es cuando no ha usado la suficiente cantidad desde el comienzo o ha sobrecalentado las piezas durante el proceso de soldadura fuerte. Así, el fundente se satura completamente con óxidos y se suele volver de color verde o rojo. En este caso, el fundente debe ser eliminado con una solución levemente ácida. Un baño de ácido clorhídrico al 25 % (calentado a 140-160 °F/60-70 °C) usualmente disolverá los residuos de fundente más resistentes. Solo agite el ensamblaje soldado en esta solución durante 30 segundos a 2 minutos. No necesita cepillar. Sin embargo, tenga cuidado: las soluciones ácidas son potentes, por lo que cuando enfríe los ensamblajes soldados en caliente en un baño ácido, asegúrese de usar máscara y guantes protectores.

Después de eliminar el fundente, use una solución decapante para eliminar todo óxido que permanezca en zonas que no estuvieron protegidas por el fundente durante el proceso de soldadura fuerte. El mejor decapado suele ser el recomendado por el fabricante de los materiales de soldadura fuerte que utiliza. Las soluciones decapantes altamente oxidantes, como el acabado brillante que contiene ácido nítrico, se deben evitar en la medida posible, ya que atacan el metal de aportación de plata. Si considera que es necesario usarlas, procure que el tiempo de decapado sea breve.

Soluciones de decapado recomendadas para la eliminación de óxidos después de la soldadura fuerte

Aplicación Formulación Comentarios

Eliminación de óxido de cobre, latón, bronce, alpaca y otras aleaciones de cobre que contienen alto porcentaje de este material.

10 % a 25 % de ácido sulfúrico caliente con 5 % a 10 % de dicromato de potasio agregado. El decapado se puede hacer en el mismo momento en que se retira el fundente. Funcionará con aceros de carbono, pero si el decapado está contaminado con cobre, este se sedimentará en el acero y se deberá eliminar mecánicamente. El decapado con azufre removerá el cobre o las manchas de óxido cuproso de las aleaciones de cobre. Se trata de un decapado oxidante; por lo tanto, decolorará el metal de aportación de plata y lo dejará de color gris apagado.
Eliminación de óxido de hierros y aceros. Una solución de ácido clorhídrico al 50 %, fría o caliente. Se puede usar ácido más diluido (10 % a 25 %) a temperaturas más altas (140-160 °F/60-70 °C.) Se puede usar una mezcla de 1 parte de ácido clorhídrico con 2 partes de agua para Monel y otras aleaciones con alto contenido de níquel. La solución de decapado se debe calentar a aproximadamente 180 °F/80 °C. Es necesario un acabado mecánico para los acabados brillantes. Este decapado con HCl no es como gotas brillantes en metales no ferrosos.
Remoción de óxido de aceros inoxidables y aleaciones que contienen cromo. 20 % de ácido sulfúrico, 20 % de ácido clorhídrico y 60 % de agua, usada a 170-180 °F (75-80 °C.) A este decapado le sigue directamente un 10 % de baño nítrico y luego un enjuague con agua limpia.
  20 % de ácido clorhídrico, 10% de ácido nítrico y 70% de agua, usada a aproximadamente 150 °F (65 °C.) Este decapado es más agresivo que la mezcla de azufre y ácido clorhídrico indicada arriba, y decapará tanto el acero como el metal de aportación.

Nota: Los decapados recomendados arriba funcionarán con cualesquiera de los metales estándares de aportación de plata y no se necesitan instrucciones específicas para los metales de aportación individuales. Los metales de aportación de fósforo-cobre y fósforo-cobre con plata son diferentes, y solo se usan sobre cobre sin fundente. En este caso, se forma una escoria de fosfato y cobre duro en pequeños glóbulos sobre la superficie del metal. Un decapado prolongado en ácido sulfúrico retirará esta escoria, pero un decapado corto en 50 % de ácido clorhídrico durante unos pocos minutos es más efectivo. Cuando una unión soldada se va a enchapar o teñir, es absolutamente esencial retirar la escoria. Por lo tanto, se aconseja una limpieza mecánica final para trabajar lo que será enchapado.

Inspección posterior a la limpieza de las uniones soldadas

Según el proceso de soldadura fuerte, es posible que necesite limpiar la unión después de la soldadura para eliminar el fundente residual. Este paso es fundamental por varios motivos, incluso por la naturaleza corrosiva de la mayoría de los fundentes y la posibilidad de que el exceso de fundente contribuya a la falla de la unión. Los métodos de limpieza más comunes incluyen humedecer específicamente con agua, humedecer y enfriar rápido.

Discontinuidades durante la inspección de la unión

La examinación de las uniones terminadas puede ser el paso final en el proceso de soldadura fuerte, pero los procedimientos de inspección se deben incorporar en la etapa de diseño. La metodología dependerá de la aplicación, el servicio y los requisitos del usuario final, además de los códigos y estándares regulatorios.

Defina los criterios de aceptación para cualquier discontinuidad con consideraciones de forma, orientación, ubicación (sobre la superficie o debajo de esta) y relación con otras discontinuidades. Asegúrese de indicar los límites de aceptación en términos de requisitos mínimos.

Las discontinuidades comunes de las uniones soldadas, identificadas a través de exámenes no destructivos, incluyen las siguientes:

  • Huecos o porosidad: un flujo incompleto del metal de aportación para soldadura puede disminuir la resistencia de la unión y favorecer las fugas, generalmente provocadas por una limpieza inadecuada, una holgura incorrecta, metal de aportación insuficiente, gas atrapado o dilatación térmica.
  • Atrapamiento del fundente: resultado de la ventilación insuficiente en el diseño de la unión, lo cual impide el flujo del metal de aportación y reduce la resistencia de la unión, además de su vida útil.
  • Filetes discontinuos: áreas sobre la superficie de la unión donde el filete se interrumpe, estas generalmente se descubren mediante inspección visual.
  • Erosión del metal base (o aleación): se produce cuando el metal de aportación se alea con el metal base durante la soldadura fuerte; el movimiento de la aleación lejos del filete puede causar erosión y reducir la resistencia de la unión.
  • Estado o apariencia no satisfactoria de la superficie: el excesivo metal de aportación o las superficies rugosas pueden actuar como sitios de corrosión y concentradores de tensión, lo que también interfiere con las examinaciones.
  • Grietas: reducen la resistencia y la vida útil de la unión; pueden deberse al debilitamiento del metal líquido.

Métodos de examinación de la unión soldada: Métodos de evaluación no destructivos

Los métodos de evaluación no destructivos para verificar la calidad y el cumplimiento de las especificaciones incluyen los siguientes:

Examinación visual: con o sin ampliación, para evaluar huecos, porosidad, grietas en la superficie, tamaño y forma de los filetes, filetes discontinuos más erosión del metal base (no problemas internos como porosidad y falta de relleno)

Prueba de fugas: para determinar la impermeabilidad al gas o líquido de una soldadura fuerte. La prueba de presión (o fuga de burbujas) incluye la aplicación de aire a presiones mayores que las de servicio. Las pruebas de vacío son útiles para equipos de refrigeración y detección de fugas pequeñas, empleando un espectrómetro de masas y una atmósfera de helio.

Examinación radiográfica: útil para detectar fallas internas, grietas grandes y huecos en la soldadura, si el espesor y los índices de absorción de rayos X permiten delinear el metal de aportación para soldadura. No se puede verificar una unión metalúrgica adecuada (imagen de la derecha).

Ensayos de prueba: someter a una unión soldada a una carga única mayor que el nivel de servicio, aplicada por métodos hidrostáticos, carga por tracción o ensayo de centrifugado.

Examen por ultrasonido: un método comparativo para evaluar la calidad de la unión, en modo de inmersión o modo de contrato. Implica el reflejo de ondas de sonido en las superficies usando un transductor para emitir un pulso y recibir ecos (imagen a la derecha).

Examen de penetración de líquido: tintura y penetrantes fluorescentes pueden detectar fisuras abiertas en la superficie de las uniones. No apto para inspección de filetes, donde siempre existe algo de porosidad.

Prueba de emisión acústica: evaluar el alcance de la discontinuidad utilizando la premisa de que las señales acústicas sufren un cambio de frecuencia o amplitud cuando atraviesan discontinuidades.

Examen de transferencia térmica: detecta cambios en las tasas de transferencia térmica debido a discontinuidades o áreas sin soldar. Las imágenes muestran áreas soldadas como puntos claros y áreas sin soldar como puntos oscuros.

Métodos de examinación de la unión soldada: Métodos de evaluación destructivos

Existen también varios métodos de prueba destructivos y mecánicos, que se suelen usar en pruebas aleatorias o de lote:

Prueba de adherencia: útil para evaluar uniones de solape y el control de la calidad de la producción para lograr una calidad general de la unión; además de la presencia de huecos e inclusiones de fundente en las que un miembro se mantiene rígido mientras el otro se despega de la junta.

Examen metalográfico: evalúa la calidad general de las uniones detectando porosidad, flujo deficiente del metal de aportación, erosión del metal base y ajuste inadecuado.

Prueba de tensión y de corte: determina la resistencia de una unión en tensión o en corte usada durante la calificación o el desarrollo, más que en la producción.

Prueba de fatiga: evalúa el metal base más la unión soldada; un método costoso que lleva tiempo.

Prueba de impacto: determina las propiedades básicas de las uniones soldadas; generalmente se usa en un entorno de laboratorio.

Prueba de torsión: se usa en uniones soldadas en control de la calidad de producción. Por ejemplo, tacos o tornillos soldados para espesar secciones.

Inspección de soldaduras falladas

El tamaño, la complejidad y la severidad de la aplicación determinan el mejor método de inspección y es posible que se necesiten varios métodos. Si no puede desarrollar un método preciso y confiable para inspeccionar una unión soldada crítica, considere volver a revisar el diseño de la unión a fin de permitir una inspección adecuada.

La examinación de las uniones terminadas puede ser el paso final en el proceso de soldadura fuerte, pero los procedimientos de inspección se deben incorporar en la etapa de diseño. Se pueden emplear tanto métodos no destructivos como destructivos, según la aplicación, el servicio, los requisitos de servicio y del usuario final, además de los códigos y estándares regulatorios.

Cuando se retiran el fundente y los óxidos del ensamblaje soldado, rara vez se necesitan más operaciones de acabado. El ensamblaje está listo para usar o para la aplicación de un acabado galvanizado. En las pocas situaciones en las que necesite un acabado ultralimpio, puede obtenerlo puliendo el ensamblaje con una tela esmerilada fina. Si los ensamblajes se van a almacenar para usar más tarde, proporcione un recubrimiento protector resistente al óxido agregando aceite soluble en agua al enjuague final.

Mire este video para obtener más información sobre cómo limpiar adecuadamente las uniones.

En resumen: Principios básicos de la soldadura fuerte

Hemos analizado los seis principios básicos requeridos en los procedimientos correctos de soldadura fuerte. Y hemos profundizado en ciertos temas con el fin de aportar la mayor cantidad de información posible. Para obtener un panorama equilibrado del proceso general de soldadura fuerte, es importante que tenga en cuenta que, en la mayor parte del trabajo diario de soldadura, estos pasos se ejecutan muy rápidamente.

Por ejemplo, piense en el proceso de limpieza. Las piezas de metal recientemente fabricadas posiblemente no necesiten limpieza. Cuando esto sucede, basta con un baño rápido de docenas de piezas a la vez en una solución desengrasante. La aplicación del fundente suele consistir en dar apenas un toque rápido con un cepillo o en sumergir los extremos de las piezas en fundente. El calentamiento se suele lograr en segundos con un soplete de oxiacetileno. Y verter el metal de aportación es prácticamente instantáneo, gracias a la capilaridad. Finalmente, la eliminación del fundente no suele durar más que un enjuague con agua caliente y la eliminación del óxido solo necesita una inmersión en un baño ácido.

Por supuesto que hay excepciones a la regla, pero en la mayoría de los casos, la unión soldada se hace rápidamente, bastante más rápido que una unión soldada lineal. Y, como veremos más adelante, estas economizaciones en tiempo y trabajo se multiplican varias veces en la soldadura fuerte automatizada de alta producción. La velocidad pura de la soldadura representa una de sus ventajas más importantes como proceso de unión de metales.

Póngase en contacto con nuestros expertos en soldadora en Lucas Milhaupt si tiene más preguntas sobre soldadura fuerte o asista a nuestro próximo curso de 2 días, Fundamentos avanzados y soldadura fuerte según el diseño.

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