Un material con grandes propiedades conductoras, el cobre tiene una amplia gama de aplicaciones. Una de las principales razones de esto es que el cobre es un buen conductor tanto del calor como de la electricidad. Sin embargo, esto a veces puede dificultar la soldadura de cobre.
El mineral de cobre fue el primero que se fundió con éxito hace unos cinco mil años. Hoy, el cobre es el metal que mantiene unido nuestro mundo. De acuerdo, tal vez sea un poco exagerado. Sin embargo, el punto es que el cobre es un metal increíblemente importante con muchas aplicaciones, por lo que aprender a soldar cobre es de su interés.
La importancia del cobre se puede medir a partir de su demanda mundial. Según Freedonia, se espera que la demanda mundial de cobre aumente un 4,2% durante el año en curso para alcanzar 36 millones de toneladas métricas, valoradas en más de $ 260 mil millones. Freedonia también espera que India se convierta en el mercado de cobre de más rápido crecimiento para finales de año, seguido de cerca por China. En cuanto a Estados Unidos, es probable que los avances en el gasto en construcción aumenten la demanda de cobre en el país.
No es solo Freedonia quien espera que la demanda de cobre crezca en el futuro; McKinsey también espera que suceda lo mismo. Según un informe publicado en Forbes, se espera que la demanda de cobre crezca de 23,6 millones de toneladas en 2018 a solo 30 millones de toneladas en 2027.
De lo anterior, está claro que el cobre es un metal muy buscado en la actualidad. Hay varias razones para esto, incluida la conductividad térmica y eléctrica del metal, la maleabilidad, la alta ductilidad y la resistencia a la corrosión. Teniendo en cuenta la importancia del metal y sus amplias aplicaciones, debe aprender a soldar cobre. Te lo estaremos enseñando aquí.
Los diferentes métodos para soldar cobre
El cobre se puede soldar a través de varios métodos. Sin embargo, solo vamos a discutir las técnicas más comunes en este artículo sobre cómo enseñar a soldar cobre. Estos incluyen la soldadura por arco metálico con gas (GMAW), la soldadura por arco con tungsteno y gas (GTAW) y la soldadura por arco metálico manual (MMAW). A continuación hay una explicación de cada uno.
Soldadura por arco metálico con gas (GMAW)
También llamada soldadura MIG, Gas Metal Arc Welding (GMAW) sigue el sistema SMAW para soldadura. Esto significa que el material de aporte utilizado en esta técnica de soldadura es un electrodo. Sin embargo, hay una diferencia entre los dos métodos; mientras que SMAW utiliza una serie de varillas cortas como electrodo consumible, el método GMAW alimenta automáticamente un «alambre» continuo a la antorcha de soldadura a una velocidad definida por el usuario. Además, hay una configuración regulada para alimentar el gas de protección.
Cuando utilice el método GMAW para soldar cobre, se recomienda utilizar electrodos de cobre ERCu. También se recomienda el uso de Cobre Desoxidado Aufhauser; esta es una aleación de cobre o material de relleno con una pureza de 985. El grosor de la sección de cobre que necesita soldar determinará la mezcla de gas necesaria. Generalmente, el argón se utiliza para espesores de hasta 6 mm. Para espesores superiores a este, se utiliza una mezcla de helio y argón. En el método GMAW para soldar cobre, debe depositar el metal de aporte con cordones de tejido angosto o largueros; esto se puede hacer usando la transferencia por pulverización.
Soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW)
También llamada soldadura TIG, la soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW) suelda cobre de manera similar a la mayoría de los procesos de soldadura por arco; esto significa que GTAW implica el uso de arco eléctrico para calentar y fundir tanto la pieza de cobre como el material de aporte.
A medida que el baño de soldadura fundido se enfría y solidifica, se protege de los efectos atmosféricos introduciendo un gas de protección como argón o helio en la punta de la antorcha. Si bien GTAW es similar a muchos procesos de soldadura por arco, no suelda como los métodos de soldadura por arco que pasan el arco eléctrico al cobre que se suelda usando electrodos consumibles.
En su lugar, GTAW utiliza un electrodo no consumible para crear una unión soldada entre las piezas de trabajo; puede hacer esto con o sin material de relleno. Además, en muchos otros métodos de soldadura por arco, el material de relleno se utiliza como electrodo que lleva el arco eléctrico al cobre que se suelda. Sin embargo, en el método de soldadura por arco de tungsteno con gas se usa alambre de relleno separado. Además, no es necesario en absoluto introducir un material de aporte mientras se utiliza el método GTAW para soldar cobre.
Los métodos GTAW pueden soldar con éxito piezas de cobre con un espesor de hasta 16 mm. El alambre de aporte recomendado para este método es cualquier metal que tenga una composición similar al metal base. Se prefiere el gas de protección argón para las secciones de cobre con un espesor de hasta 1,6 mm. Para piezas de trabajo que superan este nivel de espesor, se utiliza una mezcla de helio y argón.
En comparación con el argón, una mezcla de helio y argón permite velocidades de desplazamiento más altas y una perforación más profunda con una corriente de soldadura similar. Para proporcionar a la pieza de cobre que se suelda las buenas características de perforación del helio junto con las propiedades de estabilidad del arco del argón, la mezcla comúnmente utilizada es 25% Ar/75% He. Por último, se recomienda soldar de frente cuando se realiza este método en una pieza de cobre con cordones estrechos o de tejido estrecho.
Soldadura manual por arco metálico (MMAW)
Este método se utiliza principalmente para realizar soldaduras de reparación o mantenimiento en cobre y aleaciones de cobre. El material de relleno recomendado para este método es el electrodo ECuSn-C. Otra recomendación es usar electrodo positivo de corriente continua (DC+) con una técnica de cordón de cordón. Cuando se usa este material de relleno, el método MMAW puede ayudar en lo siguiente:
- Soldadura de cobre a otros metales
- Pequeña reparación de piezas finas de cobre
- Juntas de soldadura con acceso restringido
Estos son los tres métodos más comunes utilizados para soldar cobre. Ahora que tiene información básica sobre cada método, puede elegir la técnica/método que mejor se adapte a sus necesidades y al trabajo que se está realizando. Sin embargo, independientemente del método que elija para soldar cobre, debe seguir algunos pasos básicos para producir una soldadura efectiva. Discutimos estos pasos en la siguiente sección.
Los pasos clave en la soldadura de cobre
Al soldar cobre por su cuenta, necesita conocer los pasos críticos involucrados para soldar cobre de manera efectiva. Hay 11 pasos involucrados en la soldadura de cobre de bricolaje. Al realizar estos pasos en el siguiente orden, podrá producir una soldadura de cobre extremadamente duradera.
garantizar la seguridad
Cuando busque soldar cobre por su cuenta, lo primero que debe hacer es garantizar su seguridad. No importa qué metal esté soldando, debe tomar las precauciones adecuadas antes de comenzar a soldar. El no hacerlo puede ponerlo en riesgo de lesionarse.
Entonces, ¿cuáles son las posibles precauciones que puede tomar antes de comenzar a soldar cobre? Debe ponerse equipo de seguridad, asegurarse de que no haya ningún elemento inflamable a su alrededor y trabajar en un área limpia o libre de materiales extraños. Tomar precauciones de seguridad es especialmente importante cuando se suelda cobre; esto se debe a que el cobre es un excelente conductor de electricidad y puede sufrir una descarga eléctrica si manipula el metal con las manos desnudas.
Además del riesgo de descarga eléctrica, la soldadura de cobre puede exponerlo a gases tóxicos. Por lo tanto, no debe detenerse en los guantes de cuero y las prendas de seguridad para garantizar su seguridad al soldar cobre. En su lugar, también debe incluir una máscara de respiración y protección para los ojos en su equipo de seguridad.
preparar la superficie
La preparación de la superficie para soldar cobre significa mantener el área de soldadura libre de grasa, aceite, pintura, suciedad y otras partículas extrañas antes de comenzar a soldar. ¿Por qué necesita mantener el área de soldadura libre de estas partículas? Porque la soldadura puede agrietarse si se mezclan con el metal. Además, pueden contener productos químicos nocivos como azufre, fósforo y plomo.
Además del área de soldadura, también debe limpiar el cobre antes de comenzar a soldar. ¿Cómo se puede limpiar el área de soldadura y el cobre? Con un cepillo de alambre de bronce y un producto de limpieza apropiado. Primero cepille con alambre y luego desengrase con el agente de limpieza. Además, asegúrese de eliminar la película de óxido que se forma durante la soldadura con un cepillo de alambre después de depositar cada pasada de soldadura.
Precalentamiento
¿Por qué es importante precalentar el cobre antes de comenzar a soldar? Porque este metal tiene una alta conductividad térmica. Esto es especialmente importante si el espesor del metal de cobre es más de 0,01 pulgadas. Debe precalentar todos los segmentos que deben soldarse de manera uniforme.
Dado que el cobre puede conducir el calor rápidamente desde la unión soldada hacia el metal base que la rodea, se requiere un alto precalentamiento para soldar las secciones gruesas de cobre. La temperatura dependerá del espesor del metal y puede oscilar entre 50° y 752° F.
Sin embargo, si está soldando una aleación de cobre, puede omitir esta sección porque la difusividad térmica, en este caso, es mucho menor en comparación con el cobre. En caso de que esté soldando cobre y no una aleación de cobre, debe seleccionar el precalentamiento adecuado para su aplicación. Debe prestar especial atención al cobre que se está soldando, el espesor del metal base, el proceso de soldadura e incluso la masa total de la soldadura.
Además de lo anterior, otra cosa importante que debes hacer es restringir el calor a un área localizada tanto como puedas; esto lo ayudará a asegurarse de que no haya demasiado material en un rango de temperatura que provoque una pérdida de ductilidad. Además, debe mantener la temperatura de precalentamiento hasta que se haya soldado la unión. Después de comenzar a soldar, el calor del cobre precalentado comienza a disiparse y esto reduce el riesgo de agrietamiento.
Teniendo en cuenta el diseño conjunto
Otro paso importante en la soldadura de cobre de manera efectiva es la consideración del diseño conjunto. ¿Qué implica esto? En primer lugar, debe considerar la distancia entre las juntas. Idealmente, debe controlar esta distancia dentro de ciertas tolerancias basadas en el metal principal y la aleación de soldadura fuerte utilizada. Sin embargo, el espacio óptimo para las juntas está entre 0,04 y 0,20 mm.
Otra consideración importante aquí es una superposición conjunta. La superposición ideal de la junta será al menos tres veces más gruesa que la parte más delgada que necesita unir. Debe intentar usar la menor cantidad de material posible, ya que esto lo ayudará a lograr la resistencia deseada.
ajustar la llama
Si desea producir una soldadura de cobre efectiva, debe ajustar la llama de manera adecuada. Lo mejor que se puede hacer aquí sería utilizar una llama neutra. ¿Qué significa una llama neutra? Una llama neutra es una llama ajustada para permitir que las mismas cantidades de acetileno y oxígeno se mezclen a la misma velocidad. Otra cosa crítica que hacer aquí es definir claramente el cono interior blanco y asegurarse de que no haya neblina.
Retire el flujo
Debe eliminar el residuo de una de las siguientes maneras si se ha utilizado el fundente:
- Cepillado con alambre y vapor
- Cepillar con alambre y usar agua caliente para enjuagar
- Diluir en baño de soda cáustica caliente
Si no elimina completamente el fundente, esto puede provocar el debilitamiento e incluso la falla de la junta.
Elija material de relleno
Elegir el material de aporte correcto es uno de los pasos más críticos para soldar cobre de manera efectiva. Elegir el material de relleno correcto ayuda a soldar una pieza de cobre que es más fuerte que el metal base. El material de relleno mejor o más adecuado para soldar cobre dependerá de la resistencia del metal a la corrosión, la fuerza requerida en la unión, la temperatura de operación y los costos involucrados.
Para obtener los mejores resultados, debe elegir un metal de aporte con contenido de silicio (Si) o manganeso (Mn) que actúe como desoxidante. Esto es independientemente de si está utilizando el método GMAW, GTAW o MMAW para soldar cobre.
Cuando se trata de materiales de aporte para soldar cobre, los materiales más recomendados y comúnmente utilizados son ErCu y ErCuSi-A. El primero facilita la fluidez ya que contiene tanto Si como Mn con Estaño (Sn). Por otro lado, debe optar por material de relleno ErCuSi-A si desea soldar cobre oxidado con P; también es una buena opción para soldar cobre de paso duro que contiene Si y MN como desoxidantes.
Elija un gas de protección apropiado
Otro paso clave para soldar cobre de manera efectiva es elegir un gas de protección apropiado para la soldadura. ¿Qué opciones tienes? Generalmente, los gases de protección más adecuados para soldar cobre son Helio, Argón o una mezcla de ambos.
Cuál de estos gases de protección es el más apropiado para usted dependerá del grosor de la pieza en la que esté trabajando. Dicho esto, un gas de protección que se usa cada vez más en la actualidad para soldar cobre es el gas 100% helio. Por lo tanto, desea optar por esta opción sobre las demás.
Elija una técnica de soldadura
Ya hemos analizado las tres técnicas/métodos principales utilizados para soldar cobre. Según la información proporcionada anteriormente, debe elegir la técnica de soldadura que mejor se adapte al trabajo de soldadura que tiene entre manos. En otras palabras, debe elegir la técnica de soldadura que sea más adecuada para su material de aporte y aplicación.
Asegure el uso adecuado de calor y gas al soldar
Si utiliza el método GTAW para soldar cobre con un espesor inferior a 2 mm, entonces el gas de protección que debe utilizar es el argón; debe utilizar este gas de protección con una corriente de 160 amperios. Sin embargo, debe aumentar el nivel de corriente con un aumento en el grosor del metal. Además, el gas de protección preferido y la temperatura de precalentamiento cambian con el método de soldadura.
Por ejemplo, si usa el método GTAW para soldar cobre con un espesor de 0,196 pulgadas, entonces la temperatura de precalentamiento que debe mantener es de 50 °C mientras usa una mezcla de helio y argón con una corriente de hasta 300 amperios.
Por otro lado, debe mantener una temperatura de precalentamiento entre 10 y 100 °C mientras usa argón como gas de protección con una corriente de 240 amperios si usa la soldadura por arco metálico con gas (GMAW) para soldar cobre.
Si está buscando mejores resultados y una soldadura más rápida, le recomendamos que utilice 100 % helio. Este gas protector producirá mejores niveles de calor y una mejor calidad de soldadura que cualquier otro gas, ya sea que esté utilizando el método GMAW, GTAW o MMAW.
Usa la posición correcta
El undécimo y último paso para soldar cobre de manera efectiva es usar la posición correcta para soldar. Cuando se trata de soldar cobre, la mejor posición es una costura horizontal o hacia abajo. Esto facilita la soldadura de cobre ya que se necesita menos habilidad para realizar el trabajo.
última palabra
Como se vio anteriormente, existen varios métodos y procedimientos diferentes involucrados en la soldadura de cobre. Debe comprender cada método y procedimiento a fondo para producir una soldadura de cobre efectiva, que es el objetivo final.