Recientemente exploré cómo reparar la soldadura de su llave rota, que generalmente está hecha de aleaciones de bronce. En este artículo, me gustaría profundizar en la soldadura de bronce en general.
¿Soldadura o soldadura fuerte?
Los metales no son fáciles de trabajar porque reaccionan al calor. Se utilizaron diferentes métodos para dar forma a los metales. Los metales se fusionan usando presión, calor y material de relleno en la soldadura. [1].
Hoy en día, se emplean una variedad de técnicas de soldadura. A veces, la fabricación y la soldadura se usan indistintamente, y muchas personas confunden la soldadura fuerte y la soldadura.
Sin embargo, tampoco es del todo el caso. Estas son técnicas de unión de chapa metálica con el método de fabricación de chapa metálica, pero cada procedimiento es ligeramente diferente.
En la técnica de soldadura, el metal se une fundiendo el metal base y provocando la fusión, mientras que en la técnica de soldadura fuerte el metal se une fundiendo y haciendo fluir un metal de aporte en la unión. [2].
Comprender el caso de uso
El método de soldadura de bronce se considera una excelente alternativa para soldar chapas de acero delgadas recubiertas (p. ej., galvanizadas). Cuando estos aceros se sueldan mediante un método convencional de soldadura por arco, pueden producirse grandes cantidades de vapor de zinc que tiene muchos efectos adversos.
Primero, el vapor puede causar poros o vacíos de gas u otros defectos en la soldadura que pueden disminuir la resistencia de la unión soldada. En segundo lugar, la vaporización del zinc de la superficie de la placa original, que provoca una disminución significativa de sus propiedades de resistencia a la corrosión, a veces requiere una nueva capa del acero. [4].
Selección de la varilla de relleno correcta
Las varillas de bronce de aporte se utilizan en la soldadura de bronce para unir las dos partes de metal. No es lo mismo que la soldadura fuerte porque calienta la superficie del metal y los funde un poco para que se fundan con el bronce y hagan una unión fuerte.
Además, los delicados objetos de bronce se pueden reparar con la ayuda de corrientes eléctricas y protección de gas. El bronce comprende estaño como el principal componente de aleación. [3].
Comprender los elementos de aleación del bronce
Algunos metales de bronce contienen más zinc que estaño, y algunos contienen solo zinc pero nada de estaño. El zinc está presente del 20 al 45 por ciento en el latón alto. A medida que aumenta el porcentaje de zinc, aumentan la dureza, la ductilidad y la resistencia a la tracción. Estos tensores se utilizan tanto para trabajos en frío como en caliente. [5].
El método de soldadura también crea un calor significativo en el metal base, lo que da como resultado una amplia área afectada por el calor y una deformación significativa. Debido a que se requiere menos calor para derretir los alambres de relleno que con un procedimiento de soldadura estándar, el uso de un proceso de soldadura fuerte puede reducir estos efectos.
Sobre la soldadura por fusión, la soldadura de bronce tiene muchas ventajas. Crea la unión de diferentes metales, minimiza la alteración del calor y puede disminuir el requisito de un precalentamiento extenso.
Además, los componentes mantienen su forma original en este proceso aunque los metales unidos no se fundan; los contornos y bordes del objeto no se modifican ni erosionan por el desarrollo de un filete. Otro resultado de la soldadura fuerte es la erradicación de las tensiones acumuladas que generalmente existen en la soldadura por fusión.
Características de la soldadura de bronce.
• Los puntos de fusión del metal base y de aporte son diferentes. El metal de aporte generalmente se elige porque requiere menos calor que el metal base para fundirse. El metal de aporte común para la soldadura fuerte es un bronce de baja emisión de humos.
• Según la Sociedad Estadounidense de Soldadura, se debe usar un punto de fusión superior a 425oC (800oF) para el metal de relleno.
• La soldadura fuerte a menudo se confunde con la soldadura fuerte, pero ambas técnicas difieren en muchos aspectos. El metal de aporte se llena con la acción capilar del proceso de soldadura fuerte en la junta del accesorio. Sin embargo, el metal de aporte se deposita en la soldadura de bronce de varias formas excepto por acción capilar.
• El material de aporte derretido fluye a través del área preparada de metales y/o aleaciones de alto punto de fusión para formar una conexión molecular sólida. La temperatura del metal basal aumenta hasta el punto de que un metal de aporte forma una película suave en la superficie de la junta. · La soldadura de bronce se utiliza principalmente para unir varios tipos de acero. •Las altas temperaturas producidas por las llamas de oxiacetileno aumentan rápidamente la temperatura del metal base hasta el punto de formación. Los procesos involucran principalmente el procesamiento de oxiacetileno y usan temperaturas más bajas que la soldadura por fusión. Esto permite que el soldador controle fácilmente la temperatura del metal base, la condición de la llama y la temperatura de fusión de la varilla de aporte.
Pros y contras de la soldadura de bronce a considerar
Ventajas:
En comparación con la soldadura por fusión, la soldadura de bronce es más rápida, ya que la entrada de calor requerida es mucho menor. El punto de fusión de una varilla comúnmente utilizada para soldar es de alrededor de 16000F.
El metal base debe calentarse a una temperatura de aproximadamente 9000C y no a una temperatura superior a 15000C, en la soldadura de acero. El ahorro en la utilización de gas y tiempo puede ser mayor para contrarrestar el costo sustancialmente alto del metal de aporte.
La disminución de la entrada de calor tiene muchos beneficios, particularmente en la soldadura de hierro fundido. Esto reduce la cantidad de precalentamiento requerido. Como el bronce como metal de aportación es muy dúctil, tolera los esfuerzos generados durante el enfriamiento que en la soldadura por fusión de una fundición pueden producir que la soldadura o el metal base se agriete. En el caso del acero, la soldadura de bronce disminuye la alteración del metal base debido a la fuerza de expansión y contracción.
Es probable que la resistencia de la junta soldada a temperatura normal sea igual o superior a la resistencia del metal base en el hierro o acero fundido soldado. A veces, la soldadura de bronce se puede aplicar para soldar la unión de metales diferentes que no se pueden soldar con éxito.
Mediante la soldadura fuerte, el hierro fundido se puede soldar al acero y el cobre se puede soldar al latón. Sin embargo, la soldadura de metales de diferente composición por cualquier método de soldadura debe abordarse con cautela. Las propiedades de los metales disímiles vinculados pueden verse afectadas negativamente por el proceso de soldadura. [3, 6].
Contras:
Uno de los obvios, aunque en su mayoría sin importancia, no se puede hacer coincidir el color del metal base con el color de la parte soldada. En segundo lugar, más sutil es que el bronce reduce su resistencia a bajas temperaturas.
A una temperatura de 5000C, el hierro fundido y el acero tienen casi la misma resistencia que a la temperatura ambiente de 200C. Nunca utilice soldadura de bronce para reparar piezas que funcionan a temperaturas superiores a 2000C.
Selección de un proceso para soldadura de bronce
Este método suelda con éxito bronces. El electrodo aplicado en el proceso debe ser del tipo de arco blindado con polaridad recta. Los electrodos de aluminio, silicio y bronce fosforoso se pueden utilizar para soldar los latones, según el servicio requerido y la composición del metal base.
Se debe aplicar cobre o una placa de respaldo de un metal similar. Para soldar aleaciones de cobre-zinc, no se debe aplicar soldadura a alta corriente para evitar la volatilización del contenido de zinc. Si es posible, el metal debe colocarse con un tejido de aproximadamente tres veces el ancho del electrodo. [7].
El proceso de arco de carbón se utiliza para soldar los bronces con las varillas de aporte de casi los mismos componentes que el metal base. En este método, la unión se logra casi de la misma manera que el bronce se suelda al acero. El metal en el arco de carbón se sobrecalienta, y este metal muy calentado se alea en la unión con el metal base. [7].
La soldadura de oxiacetileno se aplica especialmente para tuberías, ya que se puede realizar en todas las posiciones de soldadura. Se pueden aplicar varillas de soldadura de latón o varillas de soldadura de cobre y silicio.
Las varillas de baja emisión de humos se aplican para soldar latones altos. Estas varillas de baja emisión de humo tienen componentes casi similares a los de los latones altos. Se necesita un fundente y la llama del soplete debe estar bien ajustada a la llama del óxido para ayudar a controlar el humo. También se pueden necesitar fuentes auxiliares de calor y precalentamiento. Los procesos de soldadura para cobre también se utilizan para latones. [3,7].
- Soldadura por arco metálico con gas (GMAW o MIG)
Este proceso se utiliza para unir secciones gruesas y en las fabricaciones de bronce fosforoso de gran tamaño. Normalmente se utilizan electrodos positivos, blindaje de argón y corriente continua. El baño de soldadura derretido debe mantenerse pequeño y con una velocidad relativamente alta. Se debe aplicar un cordón de refuerzo. El granallado de cada capa disminuirá las fuerzas de soldadura y las posibilidades de agrietamiento. [3,7].
- Soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW o TIG)
Este proceso es recomendado para reparación de fundición y unión de láminas de bronces fosforosos. Al igual que el proceso de arco metálico con gas, el granallado en caliente de cada capa del metal de soldadura es ventajoso.
Ya sea corriente continua o alterna estabilizada, el electrodo negativo se puede aplicar con escudo de argón o helio. El metal debe precalentarse a 177 a 203 °C y la velocidad de desplazamiento debe ser lo más rápida posible. [3,7].
- Soldadura por arco de metal blindado (SMAW)
Para soldar bronces de componentes similares se utiliza un electrodo recubierto de bronce fosforoso. Estos electrodos se aplican con electrodo positivo de corriente continua.
El metal de aporte debe colocarse como cordón de refuerzo para obtener las mejores propiedades mecánicas de soldadura. El recocido posterior a la soldadura a una temperatura de 482°C no siempre es esencial, pero sí deseable para una buena ductilidad, especialmente cuando el metal de soldadura se va a trabajar en frío.
Se debe evitar estrictamente la humedad tanto en el trabajo como en las cubiertas de los electrodos. Hornear el electrodo a una temperatura de 121 a 148 °C antes de usarlo puede ser esencial para disminuir la humedad en la cubierta hasta un nivel utilizable. [7].
Referencias: