Con alternativas como la sartén recubierta de titanio, cerámica y acero inoxidable disponibles en la actualidad, puede parecer un poco anticuado usar una sartén de hierro fundido. Si bien la popularidad del hierro fundido ciertamente ha disminuido en los últimos años, no lo ha hecho tan mal como dicen algunas personas. Se espera que el mercado de utensilios de cocina de hierro fundido alcance US$3,303 millones de US$2,537 millones en 2017.
Además de lo anterior, Transparency Market Research espera que el mercado mundial de Fundición de hierro y acero supere US$202 mil millones para el año 2026. El objetivo de todas estas estadísticas es demostrar que el hierro fundido todavía se suelda en todo el mundo para diferentes usos, como utensilios de cocina. Independientemente de su razón para soldar hierro fundido, debe aprender la forma correcta de soldar el material.
Si bien hay muchos desafíos que superar, soldar piezas de hierro fundido de la manera correcta lo ayudará a ahorrar tiempo y dinero. Si el hierro fundido no se suelda correctamente, esto puede causar una grieta o daño al material que se está soldando.
A menudo, se requiere la asistencia de un técnico de soldadura profesional y experimentado para soldar hierro fundido de manera adecuada; esto es especialmente cierto cuando hay partes críticas involucradas en el proceso de soldadura. Sin embargo, puede soldar hierro fundido de manera efectiva siguiendo algunos pasos clave. Discutiremos estos pasos aquí para ayudarlo a aprender cómo soldar hierro fundido de manera efectiva.
Las aplicaciones del hierro fundido y sus beneficios como metal de soldadura
Hay varias aplicaciones de hierro fundido. Algunos de ellos incluyen:
- preparaciones de agua
- Equipamiento agrícola
- Cabezales, bloques y colectores de motores de automóviles
- Herramientas en máquina como cubiertas, soportes y bases
- Accesorios de tuberia
- tubería de hierro fundido
Además de lo anterior, existen muchas otras aplicaciones del metal de hierro fundido. Por ejemplo, se usa ampliamente en maquinaria de construcción y otras aplicaciones donde el peso es un requisito clave. Estas son algunas de las aplicaciones del hierro fundido, pero ¿qué pasa con los beneficios? Los siguientes son algunos beneficios clave del hierro fundido como metal de soldadura:
- Muchas propiedades deseables que incluyen robustez, rigidez, conductividad térmica y la capacidad de humidificar
- Capacidad para moldear con fundición en arena.
- material de bajo costo
- Un punto de fusión más bajo que el acero.
- Mayor fluido que el acero
Estas son algunas de las razones principales por las que el hierro fundido es un buen metal para soldar con muchas aplicaciones.
Por qué la soldadura de hierro fundido puede ser problemática
Debe comprender la dificultad de realizar el trabajo antes de saber cómo soldar hierro fundido. Esto se debe a que la tasa de éxito de la soldadura adecuada de hierro fundido es solo del 50%; existe una alta probabilidad de que la pieza de hierro fundido que suelde tenga grietas o daños una vez que haya terminado de soldarla.
¿Por qué surge este problema? Porque varios materiales diferentes de proporciones variables componen el hierro fundido. Como resultado, puede ser difícil evaluar la fuerza exacta del metal con el que está trabajando. También puede ser difícil determinar cuánto calor puede soportar la pieza de hierro fundido antes de que comience a agrietarse. El alto contenido de carbono del hierro fundido es básicamente lo que causa todos estos problemas.
Mientras suelda, este carbono puede transferirse al metal que se suelda o al área próxima al metal de soldadura que se calienta. Esto puede provocar una mayor fragilidad o dureza, lo que puede provocar grietas posteriores a la soldadura.
Las diferentes técnicas/métodos para soldar hierro fundido
Hay varios métodos para soldar hierro fundido. Sin embargo, solo vamos a discutir las técnicas más comunes empleadas para soldar hierro fundido. Estos métodos incluyen la soldadura con gas, la soldadura por arco/revestido, la soldadura MIG y la soldadura TIG. A continuación se presenta una breve explicación de cada uno.
1. Soldadura con gas
En comparación con los procesos basados en arco para soldar hierro fundido, el proceso de calentamiento es mucho más lento con la soldadura con gas. Además, en esta técnica se utiliza una llama de temperatura más baja que un arco. Lo bueno de esto es que la migración de carbono generalmente no es un problema cuando el hierro fundido se suelda con la técnica de soldadura por gas. Sin embargo, es importante emplear una varilla de soldadura de gas patentada en el proceso. El único problema con esta técnica es que requiere una cantidad considerable de calor cuando se involucran componentes grandes en la soldadura. Además, la soldadura con gas es más lenta que otras técnicas para soldar hierro fundido.
2. Soldadura por arco/revestido
Preferida por la mayoría de los soldadores de bricolaje, la soldadura por arco/revestimiento puede ser la forma más eficaz de soldar hierro fundido si se utilizan las varillas de soldadura correctas. El proceso es extremadamente simple y hay toneladas de electrodos disponibles para los diferentes trabajos.
Un fundente especial rico en grafito está presente en las varillas de soldadura de hierro fundido. El carbono en el hierro fundido está ligado químicamente por este grafito especial. Esto limita la migración hacia la zona afectada por el calor y el metal de soldadura. Las varillas de soldadura de hierro fundido están disponibles en dos tipos principales: níquel puro y ferro-níquel.
Por lo general, las varillas de ferro-níquel se componen de 47 % de níquel y 53 % de acero. Mucho más económicas que el níquel puro, las varillas de ferro-níquel son perfectas para soldar hierro fundido con acero. Por otro lado, si desea un depósito de soldadura que sea más suave y maleable, elija Pure Nickel. Sin embargo, a menos que el trabajo requiera específicamente el uso de níquel puro, le recomendamos que use ferro-níquel cuando suelde hierro fundido con la técnica de soldadura por arco/revestimiento.
3. Soldadura MIG
Aunque se usa con frecuencia para este propósito, la soldadura MIG no es una buena opción para soldar hierro fundido. La única razón real por la que querría usar esta técnica es cuando tiene una aplicación repetitiva para la cual puede crear un procedimiento. En caso de que elija soldar hierro fundido de esta manera, debe tener en cuenta los siguientes consejos para soldar de manera efectiva:
- El alambre especial de níquel es la mejor opción cuando se usa la técnica de soldadura MIG. Sin embargo, esta opción puede ser un poco costosa, por lo que es posible que desee considerar el acero inoxidable como alternativa.
- En la mayoría de las situaciones, la mejor opción es un 80/20. ¿Qué significa esto? Se refiere al 80% de argón y al 20% de dióxido de carbono. Aunque el hierro fundido es naturalmente propenso a oxidarse, debes evitar este método si te preocupa que se desarrolle oxidación en el metal.
- Puede unir el yeso con la ayuda de un alambre de soldadura fuerte. Sin embargo, es probable que esto resulte en una soldadura débil que no es buena para los metales que probablemente experimenten cargas o impactos.
- Puede garantizar la resistencia mecánica de la soldadura utilizando pernos prisioneros. Sin embargo, esto dependerá del trabajo que se esté realizando.
4. Soldadura TIG
Al igual que la soldadura MIG, muchas personas no prefieren la soldadura TIG para soldar hierro fundido. ¿Por qué es esto? Porque TIG es un proceso de arco abierto, lo que significa que no existe una oportunidad real de minimizar la migración de carbono con esta técnica.
Además de lo anterior, la única opción real disponible con esta técnica cuando se suelda hierro fundido es un alambre de níquel. Otro problema con el proceso es que puede ser costoso. En el lado positivo de las cosas, el método de soldadura TIG proporciona una soldadura fuerte y limpia en la mayoría de los trabajos de hierro fundido. Además, puede usar el método de soldadura TIG para soldar en frío siempre que use los ajustes adecuados de alambre y gas.
Estos son los cuatro métodos más comunes utilizados para soldar hierro fundido. 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 hierro fundido, debe seguir algunos pasos básicos para producir una soldadura efectiva. Estos pasos se discuten a continuación.
Los pasos clave en la soldadura de hierro fundido
Cuando suelde hierro fundido por su cuenta, necesita conocer los pasos críticos involucrados para soldar hierro fundido de manera efectiva. Hay cuatro pasos involucrados en la soldadura de hierro fundido de bricolaje. Al realizar estos pasos en el siguiente orden, podrá producir una soldadura de hierro fundido extremadamente duradera.
1. Identificar la aleación
Las fundiciones forman parte de la familia de las aleaciones hierro-carbono y tienen un alto contenido de carbono; de aquí es de donde obtienen su característica de dureza. Si bien el metal de hierro fundido es duro, esta calidad se logra a expensas de la ductilidad. En comparación con el hierro forjado o el acero, el hierro fundido es mucho menos maleable.
Como resultado de lo anterior, el metal se expande y contrae cuando se calienta y se enfría durante el proceso de soldadura. Esto crea tensión de tracción. Puede ser extremadamente difícil soldar hierro fundido porque cuando se someten a tensión o se calientan, se agrietan en lugar de deformarse o estirarse. Sin embargo, puede mejorar esta situación agregando diferentes aleaciones. Las siguientes son las dos opciones disponibles para usted.
Hierro fundido gris
La aleación de hierro fundido más común, el hierro fundido gris, es más soldable y dúctil que el hierro fundido blanco. Durante la fabricación, el carbono sobre el hierro fundido gris se convierte en escamas de grafito y se transforma en una microestructura cristalina de ferrita o perlita. El único problema con este aliado de hierro fundido es que las escamas de grafito en su interior pueden ingresar al baño de soldadura; esto provoca la fragilización del metal de soldadura, lo que puede suponer un desafío para los soldadores.
Hierro fundido blanco
La otra opción de aleación de hierro fundido disponible para usted es el hierro fundido blanco. A diferencia del hierro fundido gris, esta forma de hierro fundido puede retener el carbono como carburo de hierro sin acelerarlo como grafito. El resultado es una microestructura cristalina de cementita quebradiza y dura. Sin embargo, una de las principales causas de preocupación con el hierro fundido blanco es que en su mayoría se considera que no se puede soldar.
2. Limpiar la fundición
Debe preparar todas las piezas fundidas correctamente antes de comenzar a soldar; esto es independiente de la aleación de fundición que haya elegido para soldar. Otra cosa importante que se debe hacer aquí es eliminar todos los materiales de la superficie para preparar la fundición para la soldadura. Esto asegurará que la fundición en el área de soldadura esté completamente limpia.
Una vez hecho esto, el siguiente paso sería eliminar el aceite, la grasa, la pintura y otros materiales obstructivos del área de la soldadura. Una de las cosas más importantes que debe asegurarse aquí es que el calor se aplique lenta y cuidadosamente al área de soldadura solo por un período corto. Esto ayudará a eliminar cualquier gas atrapado en el área de soldadura del metal base. Una técnica que puede usar para probar la preparación de la superficie de hierro fundido es apoyar una pasada de soldadura sobre el metal. Si hay impurezas en el metal, será poroso. Para asegurarse de que se haya eliminado la porosidad, puede repetir el proceso varias veces mientras lija la pasada.
3. Precalentamiento
Cuando se someten a estrés, todos los hierros fundidos pueden volverse vulnerables al rastreo. Por lo tanto, lo más importante para evitar grietas en el hierro fundido es controlar el calor durante la soldadura. Hay tres pasos involucrados en la soldadura de hierro fundido. Los tres pasos son:
- Precalentamiento
- Entrada de calor bajo
- Enfriamiento lento
La expansión térmica es la razón principal por la que desea controlar el calor durante la soldadura. Es probable que el metal se expanda cuando se calienta. Sin embargo, calentar y expandir una pieza entera de hierro fundido al mismo ritmo ayudará a evitar la tensión en el metal. Por otro lado, localizar el calor en la zona afectada por el calor puede causar que se acumule tensión en el metal.
El problema con el calentamiento localizado es que puede conducir a una expansión restringida. Aquí, el metal más frío alrededor de la zona afectada por el calor controla el HZ. Además, el gradiente térmico entre el cuerpo de fundición y la zona afectada por el calor determina el grado de tensión resultante.
El estiramiento alivia el estrés causado por la expansión y contracción restringida en el acero y otros metales dúctiles. Sin embargo, esto puede provocar grietas en el metal durante la contracción; esto se debe a que la ductilidad de los hierros fundidos es bastante pobre.
Con la audición previa, puede reducir el gradiente térmico entre la zona afectada por el calor y el cuerpo de fundición. Esto, a su vez, reducirá la tensión de tracción inducida por la soldadura. En general, se necesita un precalentamiento a mayor temperatura para los métodos de soldadura a mayor temperatura. Por lo tanto, la mejor estrategia para reducir la entrada de calor en ausencia de un precalentamiento adecuado es elegir un proceso de soldadura a baja temperatura. Además, debe optar por alambres o varillas de soldadura con un punto de fusión bajo.
Otro factor que afecta las tensiones inducidas en la soldadura es la velocidad de enfriamiento. La contracción puede ser el resultado de un enfriamiento rápido, lo que lleva a soldaduras frágiles y que se agrietan fácilmente. Por otro lado, el bajo enfriamiento puede minimizar el estrés causado por la contracción y el endurecimiento.
Para concluir este paso, diríamos que, si bien todos los hierros fundidos pueden desarrollar grietas cuando se someten a tensión, puede reducir las posibilidades de que esto suceda con el precalentamiento. Esto indica la importancia de este paso en la soldadura de hierro fundido.
4. Elija una técnica de soldadura
Ya hemos analizado las cuatro técnicas/métodos principales utilizados para soldar hierro fundido. 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 una técnica de soldadura según el tamaño del metal y la aleación soldada.
5. Acabado
Una vez que haya elegido y utilizado la técnica de soldadura más adecuada para el hierro fundido que necesita soldar, el próximo y último paso sería terminar la soldadura. A medida que la soldadura se enfría y se contrae, la tensión de tracción puede acumularse en el metal de hierro fundido que se está soldando.
Por lo tanto, la fase de contracción térmica es cuando es más probable que el metal fundido de hierro desarrolle grietas. Es casi seguro que la soldadura comenzará a agrietarse una vez que la tensión alcance un punto crítico. La buena noticia es que hay una manera de reducir las posibilidades de que la soldadura se agriete; esto implica la aplicación de tensión de compresión durante el enfriamiento para oponerse a la tensión de tracción.
Si bien la soldadura aún es blanda, los soldadores emplean una técnica llamada granallado para obtener un cordón de soldadura que se puede deformar. La técnica de granallado implica el uso de un martillo de bola para realizar golpes moderados.
¿Por qué es útil esta técnica? Porque puede ayudar a reducir las posibilidades de que se desarrolle una grieta en la zona afectada por el calor y la soldadura. Sin embargo, una cosa importante que debe asegurarse es que este método debe usarse solo cuando el metal que se suelda es relativamente dúctil. El paso final que debe realizar mientras suelda el control de hierro fundido es el control de enfriamiento.
¿Qué implica este proceso? Es un proceso que busca ralentizar al máximo el enfriamiento mediante el uso de materiales aislantes. Otra forma utilizada para ralentizar el proceso de enfriamiento natural es aplicando calor a la soldadura periódicamente. Todas estas cosas aseguran un buen acabado y una soldadura de hierro fundido eficaz. Ahora sabe cómo soldar hierro fundido.