¿Se puede soldar cobre al acero inoxidable?
Sí, puede soldar cobre con acero inoxidable, pero con ciertas precauciones. La soldadura de estos materiales disímiles se usa en una variedad de aplicaciones, como en el procesamiento de alimentos, aplicaciones marinas y plantas de procesamiento químico.
La soldadura TIG de cobre con acero inoxidable es una forma confiable y efectiva de unir dos metales diferentes. Proporciona una fuerza de soldadura superior y resistencia a la corrosión en comparación con otros métodos de soldadura.
La alta temperatura del arco ayuda a realizar soldaduras fuertes y limpias con una limpieza mínima posterior a la soldadura. Cuando se realiza correctamente, este tipo de soldadura produce una unión de estado sólido que es más resistente que el metal base.
¿Por qué elegir la soldadura TIG para unir cobre y acero inoxidable?
El proceso de soldadura TIG es una buena opción para unir soldaduras de cobre con acero inoxidable, ya que el soldador puede controlar la entrada de calor mucho más fácilmente y se puede usar para soldar puntos de soldadura delgados con un éxito moderado. Unir materiales de diferentes grosores y tamaños es mucho más difícil con otros procesos de soldadura.
Además, los beneficios de la soldadura TIG de cobre con acero inoxidable incluyen una mejor resistencia a la corrosión debido a la formación de una capa de óxido en la superficie del acero inoxidable durante el proceso de soldadura.
Perfil de soldadura sobre unión de acero inoxidable a cobre.
La capa de óxido protege el material subyacente de la oxidación y otras formas de corrosión. Además, la soldadura TIG produce un acabado más limpio que otros métodos de soldadura, lo que reduce la cantidad de tiempo necesario para la limpieza posterior a la soldadura.
Finalmente, la soldadura TIG de cobre a acero inoxidable ofrece excelentes propiedades de transferencia de calor, lo que permite una entrada de calor más rápida en la pieza de trabajo y proporciona un excelente control sobre el charco de soldadura. Esto lo convierte en una opción ideal para soldaduras que requieren un control preciso sobre la entrada de calor y el tamaño del baño de soldadura.
Problemas potenciales de unir cobre y acero inoxidable
Al soldar cobre con acero inoxidable, pueden surgir algunos problemas potenciales. Uno es la diferencia en las tasas de expansión térmica entre los dos materiales y el otro es el punto de fusión y la composición química en general. Aunque también se puede usar la soldadura MIG, GTAW trata estos problemas en gran medida.
En primer lugar, los dos metales tienen puntos de fusión sustancialmente diferentes. El acero inoxidable se funde a unos 1400 °C, mientras que el cobre se funde a 1085 °C, lo que supone una diferencia de 315 °C, lo que hace que la formación de un charco de los dos metales sea extremadamente difícil. Por lo tanto, para soldar acero con cobre, necesitará un excelente control sobre la zona afectada por el calor.
Además, el cobre tiene una tasa de expansión térmica más alta que el acero inoxidable, lo que significa que se expande más cuando se calienta y se contrae más cuando se enfría. La soldadura de cobre con acero inoxidable puede causar problemas como deformaciones o grietas en la unión soldada si no se permite que las piezas se enfríen a un ritmo lo suficientemente lento. Además, el cobre es mucho más blando que el acero inoxidable, por lo que es más susceptible a la deformación al soldar. Como resultado, puede ser necesario preformar la pieza de cobre antes de soldarla o usar gas de protección y metales de relleno apropiados para reducir la probabilidad de distorsión.
¿Cómo soldar cobre TIG a acero inoxidable?
Para comenzar con la soldadura TIG de cobre a acero inoxidable, es importante preparar adecuadamente los materiales antes de soldar e identificar las aleaciones tanto de cobre como de acero inoxidable.
Ambos lados del material deben desengrasarse y limpiarse con un cepillo de alambre o una esmeriladora para eliminar la suciedad, la grasa o el óxido. También es importante usar los metales de aporte correctos para el trabajo. Para cobre a acero inoxidable, se debe usar un metal de aporte a base de níquel o bronce al silicio.
A continuación, es importante configurar correctamente la soldadora TIG para el trabajo en cuestión. La configuración de amperaje debe ajustarse según el grosor del material que se suelda y el tipo de metal de aporte que se utiliza. También es importante ajustar el caudal de gas según la punta del electrodo de tungsteno y las condiciones. Una punta de electrodo más pequeña requiere un caudal de gas más alto que los electrodos más grandes.
Una vez que todo esté configurado correctamente, ¡es hora de comenzar a soldar! Comience haciendo un arco en un extremo de la junta usando ráfagas cortas de corriente. Una vez que se haya establecido un arco, muévase lentamente a lo largo de la junta mientras continúa alimentando el metal de aporte y ajustando la corriente según sea necesario. Es importante mantener una velocidad y dirección constantes mientras se suelda para lograr una buena penetración y evitar defectos innecesarios en el área de soldadura.
Identificación de aleaciones
Antes de soldar, debe prestar atención a las aleaciones de cobre y acero inoxidable. Las aleaciones de acero inoxidable comunes utilizadas en aplicaciones donde se une al cobre incluyen 304, 304L y 316L. Las aleaciones de cobre preferidas incluyen cobre sin oxígeno (OFC) y aleaciones de alta conductividad térmica sin oxígeno (OFHC). Estas aleaciones suelen tener una pureza de cobre del 99,95% o superior con niveles muy bajos de oxígeno y otro elemento químico.
Estas son las aleaciones ideales cuando se considera este tipo de soldadura de metales disímiles, pero no se limita solo a estos dos. También se pueden soldar cobres con contenido de zinc, denominados latones, y dedicaremos un breve apartado a este tipo de material base.
Elegir el soldador TIG
Para realizar una soldadura TIG adecuada de cobre a acero inoxidable, necesitará una máquina de soldadura TIG con inversor de CA/CC. Estas máquinas están diseñadas para ofrecer versatilidad y precisión al momento de soldar diferentes tipos de metales, incluyendo cobre y acero inoxidable. La potencia de salida de la máquina debe estar entre 10 y 250 amperios para trabajos pequeños a medianos, mientras que los trabajos más grandes pueden requerir una máquina con mayor potencia de salida.
El soldador también necesitará una antorcha TIG con el tamaño correcto de electrodo de tungsteno para el trabajo. Las funciones como el control de pulso o amperaje remoto a través del pedal o el botón de la antorcha de soldadura pueden ayudar a controlar el calor durante la operación de soldadura.
Metal de aporte para soldadura TIG de cobre a acero inoxidable
Al soldar aleaciones de cobre con acero inoxidable, una de las consideraciones más importantes es la elección de la varilla de aporte. La varilla de soldadura fuerte de bronce y silicio es una opción ideal para la soldadura TIG de cobre a acero inoxidable porque tiene una excelente conductividad eléctrica y resistencia a la corrosión.
Además, el contenido de silicio en la varilla ayuda a crear una fuerte unión entre los dos metales a lo largo de los bordes de la costura de soldadura que es resistente a la corrosión y las picaduras.
La temperatura de fusión más alta del bronce de silicio también ayuda a garantizar una soldadura fuerte sin debilitar la unión con el tiempo. Esto lo convierte en una opción ideal para unir metales diferentes como el cobre y el acero inoxidable.
Una alternativa en la soldadura TIG de cobre a acero inoxidable es un alambre de relleno de cobre y níquel. Este relleno tiene un punto de fusión más alto que el cobre puro y puede soportar las altas temperaturas creadas durante la soldadura TIG sin perder su resistencia o integridad.
Opción de tungsteno para cobre a acero inoxidable
Una gran opción para la soldadura de cobre a acero inoxidable es el tungsteno puro o toriado al 2% por varias razones. Primero, estos tipos de electrodos producen muy poca contaminación de la soldadura debido a su baja tasa de combustión. En segundo lugar, es menos probable que experimenten desviaciones del arco (es decir, inestabilidad del arco) debido a su punto de fusión más alto, lo que permite un mejor control del charco de soldadura. En tercer lugar, su larga vida útil los hace rentables a largo plazo, ya que requieren un reemplazo menos frecuente que otros tipos de electrodos.
Sin embargo, los electrodos de tungsteno toriado son el tipo de electrodo más popular utilizado en la soldadura TIG, debido a su buen rendimiento de arco en CC. Por lo tanto, muchos lo recomiendan como una opción adecuada para pasar de cobre a acero inoxidable. El tungsteno toriado requiere preparación o afilado para obtener el mejor control del arco.
Gas de protección para soldar cobre a acero inoxidable
El argón puro (Ar) ofrece la mejor protección del charco de soldadura en la soldadura de cobre a acero inoxidable. El argón es altamente inerte y brinda una excelente protección contra la oxidación y la contaminación durante la soldadura. Además, el argón ofrece una excelente estabilidad del arco, lo que ayuda a garantizar un cordón de soldadura uniforme y uniforme. El argón también tiene una conductividad térmica baja, lo que significa que puede ayudar a minimizar la transferencia de calor lejos del área de soldadura, lo que da como resultado tiempos de soldadura más rápidos y una mejor resistencia general de la soldadura.
El uso de argón en esta aplicación también ayuda a reducir las salpicaduras y las salpicaduras que se adhieren a la superficie del metal sobre el que se trabaja, lo que conduce a un acabado más uniforme con menos imperfecciones.
Preparación de soldadura
La preparación para la soldadura TIG de cobre a acero inoxidable es fundamental porque asegura que la soldadura será fuerte, duradera y libre de defectos. Antes de soldar, es importante limpiar las superficies tanto de las piezas de cobre como de acero inoxidable. Esto debe incluir la eliminación de suciedad, óxido u otra contaminación atmosférica en la superficie que podría afectar la calidad de la soldadura. También es importante asegurarse de que ambas piezas estén correctamente alineadas y sujetas entre sí para que la soldadura sea uniforme y consistente en todo momento.
El diseño de la junta debe hacer que la energía de la soldadura pase primero por el acero inoxidable y luego por el cobre. De esa manera, se puede aplicar la cantidad adecuada de calor para fusionar el acero inoxidable con el cobre. Cualquier energía adicional se disipa rápidamente en el cobre, como un disipador de calor.
Técnica de soldadura
Una vez que los metales estén preparados, puede configurar su equipo para soldadura TIG. Esto incluye usar argón como gas de protección, establecer la polaridad de CC y el amperaje de acuerdo con el grosor del material.
El siguiente paso es comenzar a soldar. Comience haciendo un arco con el electrodo de tungsteno de su soplete y muévalo lentamente a lo largo del metal mientras mantiene una velocidad de desplazamiento constante y un ángulo de desplazamiento de aproximadamente 15 a 20 grados. Es importante mantener constante esta velocidad para lograr un cordón de soldadura uniforme. A medida que realiza la pasada, también es importante manipular ligeramente el soplete para garantizar la distribución adecuada del metal de aporte y la penetración en el metal.
Finalmente, cuando se acerque a completar su soldadura, es importante que reduzca su velocidad de desplazamiento para asegurarse de obtener un acabado agradable y limpio en su cordón de soldadura. Una vez que haya completado su soldadura, asegúrese de dejar que se enfríe antes de inspeccionarla en busca de imperfecciones o fallas.
Consejos para una soldadura TIG exitosa de cobre a acero inoxidable
- Limpie ambas superficies minuciosamente de acuerdo con la ciencia de los materiales antes de soldar para asegurarse de que no haya suciedad, grasa u otros desechos presentes.
- Asegúrese de que el acero inoxidable esté bien sujeto y sujeto en su lugar para evitar que se deforme durante el proceso de soldadura.
- Use protección de gas argón para mejorar la calidad de la soldadura y reducir el riesgo de oxidación.
- Comience con un amperaje bajo (25-60 amperios) y aumente gradualmente según sea necesario para lograr la profundidad de penetración deseada.
- Use un electrodo de tungsteno toriado al 2 % para obtener la máxima transferencia de corriente y estabilidad mientras suelda a niveles de amperaje más altos.
- Utilice una técnica de ranurado posterior para eliminar cualquier exceso de material de soldadura y asegúrese de que la unión esté completamente llena sin vacíos ni porosidad presente.
- Manténgase constante mientras mueve la antorcha y agrega metal de aporte a lo largo de la costura de soldadura.
- Realice una inspección posterior a la soldadura para verificar si hay grietas en caliente, porosidad u otros defectos que puedan haber ocurrido durante la soldadura.
Alternativas a la soldadura TIG de cobre a acero inoxidable
La soldadura fuerte y la soldadura blanda son dos métodos alternativos a la soldadura TIG de cobre a acero inoxidable. Tanto la soldadura fuerte como la blanda son ampliamente utilizadas en la industria, pero no deben usarse cuando se necesitan uniones de alta resistencia.
- La soldadura fuerte es un proceso de unión de metales que utiliza un metal de aporte para unir dos superficies. Es similar a la soldadura, pero la temperatura requerida para la soldadura fuerte es mucho más baja (alrededor de 800°C–900°C, o 1472°F–1652°F). Agregar fundente con soldadura fuerte aumenta la humectación de la junta y reduce la oxidación. La soldadura fuerte se usa a menudo para unir cobre y acero inoxidable, ya que puede producir enlaces fuertes con ambos materiales.
- La soldadura blanda es un método similar a la soldadura fuerte, pero las varillas de soldadura se derriten a temperaturas significativamente más bajas que la soldadura fuerte y la soldadura fuerte. La temperatura requerida para soldar es de alrededor de 450°C–480°C, o 842°F–896°F. La soldadura se ha utilizado durante siglos y se utiliza a menudo al unir cobre y acero inoxidable, ya que puede producir fuertes conexiones eléctricas entre ellos. La soldadura también proporciona resistencia a la corrosión y es relativamente fácil de usar, pero no puede producir la misma resistencia que la soldadura.
Cómo soldar latón con TIG a acero inoxidable
El latón es uno de los materiales más maleables que puede utilizar en un proceso de soldadura. Es esencialmente una aleación de zinc y cobre y es popular como metal base y material de relleno. Los posibles problemas radican en el punto de fusión de ambos materiales, razón por la cual la mayoría de los soldadores eligen la soldadura fuerte o blanda.
Sin embargo, también puede soldar latón con TIG al acero inoxidable, pero tenga cuidado con los vapores de zinc. Estos vapores tóxicos se forman una vez que el zinc comienza a hervir debido al calor de un arco, así que asegúrese de usar un respirador adecuado, use un sistema de escape local o suelde en un área bien ventilada.
Si decide probar y soldar latón con TIG al acero inoxidable, asegúrese de que ambas piezas de metal que se unen estén completamente limpias y libres de suciedad u otros contaminantes. Esto ayudará a garantizar que la unión soldada tenga buena resistencia e integridad.
La corriente utilizada para la soldadura TIG de latón a acero inoxidable debe estar entre 80 y 150 amperios, según el grosor de los materiales que se van a unir. Los soldadores prefieren tungsteno toriado al 2% con un tamaño de 3/32” o 1/8”, como con la mayoría de los otros metales. El blindaje de argón puro proporcionará la máxima protección para el charco de soldadura.
En general, el material de relleno de latón es una buena opción para esta tarea, ya que permite un buen flujo y humectación con ambos metales unidos. El material de relleno también debe tener propiedades similares a las del latón y el acero inoxidable; esto asegurará una buena penetración y resistencia en la unión soldada terminada. La técnica de soldadura es similar a las soldaduras de cobre con acero inoxidable debido a las composiciones similares de los metales.
Conclusión
La soldadura TIG de placas o tubos de cobre a acero inoxidable es un proceso desafiante pero gratificante que requiere gran habilidad y conocimiento. Dependiendo de la aplicación, puede ser necesario usar un material de relleno como el níquel o una aleación especial para crear soldaduras TIG fuertes entre los dos materiales.
Afortunadamente, nuestro artículo brinda consejos útiles y orientación sobre cómo completar con éxito esta tarea. Con la preparación y la práctica adecuadas, es posible lograr hermosos resultados y garantizar que la unión soldada sea a prueba de fugas y libre de defectos con el método de soldadura GTAW.