Introducción al Conocimiento de la Soldadura Fuerte

I. ¿Qué es el soldeo fuerte (brazing)?

• Soldadura: La soldadura se refiere a un método de unión que conecta dos objetos sólidos separados en una sola pieza integral induciendo una fuerza de enlace atómico (molecular) a través de procesos físicos y químicos apropiados.
• Soldeo fuerte (brazing): El soldeo fuerte pertenece a la unión en fase sólida. A diferencia de los métodos de soldadura por fusión, durante el soldeo fuerte el metal base no se funde. Se utiliza un metal de aportación con una temperatura de fusión inferior a la del metal base. La temperatura de calentamiento se establece por debajo de la línea de solidus del metal base pero por encima de la línea de liquidus del metal de aportación. El metal de aportación se funde mientras que las piezas de trabajo no. Este proceso utiliza el metal de aportación fundido para mojar el metal base, llenar el espacio de la junta y difundirse mutuamente con el metal base, uniendo así firmemente las piezas de trabajo.

Basado en el punto de fusión del metal de aportación, el soldeo fuerte se clasifica en soldeo blando y soldeo duro:

(1) Soldeo blando: El metal de aportación se funde por debajo de 450°C, lo que resulta en una resistencia de la junta típicamente inferior a 70 MPa. Se utiliza comúnmente para soldar componentes conductores, herméticos y estancos en las industrias electrónica y alimentaria. La soldadura de aleación de estaño-plomo es el tipo más frecuente.
(2) Soldeo duro: El metal de aportación se funde por encima de 450°C, produciendo una resistencia de la junta generalmente superior a 200 MPa. Las juntas exhiben una alta resistencia, y algunas pueden funcionar a altas temperaturas. El soldeo duro emplea una amplia variedad de metales de aportación, siendo las aleaciones a base de aluminio, plata, cobre y níquel las más comúnmente utilizadas.

II. Características del soldeo fuerte

1. En comparación con los métodos de soldadura por fusión, el soldeo fuerte ofrece las siguientes ventajas:

(1) La temperatura de calentamiento del soldeo fuerte es relativamente baja, lo que resulta en un impacto mínimo en la microestructura y las propiedades del metal base.

(2) Las juntas soldadas son lisas y uniformes, ofreciendo una apariencia estéticamente agradable.

(3) La distorsión de la soldadura es relativamente pequeña. Particularmente con los métodos de soldeo fuerte que emplean calentamiento uniforme (por ejemplo, soldeo fuerte en horno), la distorsión de la pieza de trabajo se puede minimizar, lo que facilita la garantía de la precisión dimensional.

(4) Ciertos métodos de soldeo fuerte pueden producir docenas o incluso cientos de juntas simultáneamente, lo que lleva a una alta productividad.

(5) Permite la unión de metales o aleaciones disímiles, y metales a no metales.

1. Sin embargo, el soldeo fuerte también tiene sus propias limitaciones:

Las juntas soldadas generalmente tienen menor resistencia y menor resistencia al calor en comparación con las soldaduras por fusión. La diferencia significativa en la composición entre el metal base y el metal de aportación puede conducir a la corrosión galvánica, lo que resulta en una resistencia a la corrosión relativamente pobre. Además, el soldeo fuerte a menudo requiere una mayor precisión de montaje.

III. Aplicaciones del soldeo fuerte

El soldeo fuerte no es adecuado para soldar estructuras de acero en general o componentes con carga pesada y carga dinámica.

Se utiliza principalmente en la fabricación de instrumentos de precisión, componentes eléctricos, estructuras de metales disímiles y estructuras complejas de chapa metálica, como paneles sándwich y núcleos de panal. También se emplea comúnmente para soldar varios tipos de cables y herramientas de corte de carburo.

El soldeo fuerte encuentra amplias aplicaciones en maquinaria, motores eléctricos, instrumentos, equipos de radio, gestión térmica/disipadores de calor, sectores de nuevas energías, etc. Los ejemplos incluyen herramientas de carburo, brocas, cuadros de bicicleta, intercambiadores de calor, tuberías y varios contenedores. En la fabricación de guías de onda de microondas, tubos de electrones y dispositivos de vacío electrónicos, el soldeo fuerte es a veces el único método de unión factible.

IV. Materiales comunes utilizados en el soldeo fuerte

1. Metal de aportación: Se refiere al material utilizado para formar la junta durante el soldeo fuerte.

(1) El metal de aportación debe tener un rango de temperatura de fusión apropiado, típicamente al menos varias decenas de grados Celsius por debajo de la temperatura de fusión del metal base.

(2) A la temperatura de soldeo fuerte, debe exhibir una buena humectabilidad para asegurar el llenado completo del espacio de la junta.

(3) El metal de aportación y el metal base deben interactuar a través de la difusión para formar una unión fuerte.

(4) El metal de aportación debe tener una composición estable y uniforme, minimizando la pérdida de elementos de aleación durante el proceso de soldeo fuerte.

(5) La junta soldada resultante debe cumplir con los requisitos técnicos del producto, satisfaciendo las demandas de propiedades mecánicas, propiedades físico-químicas y rendimiento en servicio.

(6) El metal de aportación debe ser económico. Debe contener un mínimo o ningún metal raro o precioso. También debe cumplir con los requisitos de productividad para la operación de soldeo fuerte.

(7) El metal de aportación debe poseer una buena trabajabilidad/conformabilidad para facilitar la fabricación en varias formas.

1. Fundente: Se refiere al disolvente utilizado durante el soldeo fuerte. La función del fundente es eliminar los óxidos de las superficies del metal base y del metal de aportación, protegiéndolos. Reduce la oxidación durante el calentamiento, mejora la humectabilidad del metal de aportación sobre el metal base y disuelve o interrumpe eficazmente las películas de óxido en las superficies de la pieza de trabajo y del metal de aportación.

2. Temperatura: Los principales parámetros del proceso en el soldeo fuerte son la temperatura de soldeo fuerte y el tiempo de mantenimiento. La temperatura de soldeo fuerte se selecciona típicamente para que sea 25-60°C por encima de la temperatura de liquidus del metal de aportación para asegurar que el metal de aportación pueda llenar completamente el espacio de la junta.