Soldadura fuerte de acero al carbono y acero de baja aleación.

1. Material de soldadura fuerte

 (1)La soldadura fuerte de acero al carbono y acero de baja aleación incluye soldadura blanda y soldadura fuerte. La soldadura más utilizada en soldadura blanda es la soldadura de estaño-plomo. La humectabilidad de esta soldadura al acero aumenta con el incremento del contenido de estaño, por lo que se debe utilizar soldadura con alto contenido de estaño para sellar juntas. En la interfaz entre el estaño y el acero en la soldadura de estaño-plomo, puede formarse una capa de compuesto intermetálico Fesn2. Para evitar la formación de este compuesto, la temperatura de soldadura y el tiempo de mantenimiento deben controlarse adecuadamente. La resistencia al corte de las juntas de acero al carbono soldadas con varias soldaduras típicas de estaño-plomo se muestra en la Tabla 1. Entre ellas, la resistencia de la junta soldada con 50% w (SN) es la más alta, y la resistencia de la junta soldada con soldadura sin antimonio es mayor que la que contiene antimonio.

Tabla 1. Resistencia al corte de uniones de acero al carbono soldadas con estaño-plomo.

Para la soldadura fuerte de acero al carbono y acero de baja aleación, se utilizan principalmente metales de aporte de cobre puro, cobre-zinc y cobre-zinc plateado. El cobre puro tiene un alto punto de fusión y tiende a oxidar el metal base durante la soldadura. Se utiliza principalmente para soldadura fuerte con protección de gas y soldadura fuerte al vacío. Sin embargo, cabe destacar que la separación entre las juntas soldadas debe ser inferior a 0,05 mm para evitar que la junta no se pueda rellenar debido a la buena fluidez del cobre. Las juntas de acero al carbono y acero de baja aleación soldadas con cobre puro presentan una alta resistencia. Generalmente, la resistencia al corte oscila entre 150 y 215 MPa, mientras que la resistencia a la tracción se distribuye entre 170 y 340 MPa.

En comparación con el cobre puro, el punto de fusión de la soldadura de cobre-zinc disminuye debido a la adición de Zn. Para evitar la evaporación del Zn durante la soldadura, se puede añadir una pequeña cantidad de Si a la soldadura de cobre-zinc; además, se deben utilizar métodos de calentamiento rápido, como la soldadura a la llama, la soldadura por inducción y la soldadura por inmersión. Las uniones de acero al carbono y acero de baja aleación soldadas con metal de aporte de cobre-zinc presentan buena resistencia y plasticidad. Por ejemplo, la resistencia a la tracción y la resistencia al corte de las uniones de acero al carbono soldadas con soldadura b-cu62zn alcanzan los 420 MPa y los 290 MPa, respectivamente. El punto de fusión de la soldadura de cobre-plata es inferior al de la soldadura de cobre-zinc, lo que facilita la soldadura por aguja. Este metal de aporte es adecuado para la soldadura a la llama, la soldadura por inducción y la soldadura en horno de acero al carbono y acero de baja aleación, pero durante la soldadura en horno se debe reducir al máximo el contenido de Zn y aumentar la velocidad de calentamiento. La soldadura fuerte de acero al carbono y acero de baja aleación con metal de aporte de plata, cobre y zinc permite obtener uniones con buena resistencia y plasticidad. Los datos específicos se detallan en la Tabla 2.

Tabla 2. Resistencia de uniones de acero bajo en carbono soldadas con soldadura de plata, cobre y zinc.

(2) Fundente: Se debe utilizar fundente o gas de protección para la soldadura fuerte de acero al carbono y acero de baja aleación. El fundente generalmente se determina según el metal de aporte seleccionado y el método de soldadura. Cuando se utiliza soldadura de estaño-plomo, se puede emplear como fundente una mezcla líquida de cloruro de zinc y cloruro de amonio, u otro fundente especial. El residuo de este fundente suele ser altamente corrosivo, por lo que la junta debe limpiarse rigurosamente después de la soldadura.

Cuando se suelda con metal de aporte de cobre y zinc, se debe seleccionar el fundente fb301 o fb302, es decir, bórax o la mezcla de bórax y ácido bórico; en la soldadura a la llama, también se puede utilizar la mezcla de borato de metilo y ácido fórmico como fundente, en la que el vapor de B2O3 desempeña la función de eliminar la película.

Cuando se utiliza metal de aporte para soldadura fuerte de plata, cobre y zinc, se pueden seleccionar los fundentes fb102, fb103 y fb104, que son mezclas de bórax, ácido bórico y algunos fluoruros. El residuo de este fundente es corrosivo hasta cierto punto y debe eliminarse después de la soldadura.

2. Tecnología de soldadura fuerte

La superficie a soldar deberá limpiarse mediante métodos mecánicos o químicos para asegurar la eliminación completa de la capa de óxido y la materia orgánica. La superficie limpia no deberá ser demasiado rugosa ni presentar adherencia de virutas metálicas u otra suciedad.

El acero al carbono y el acero de baja aleación se pueden soldar mediante diversos métodos comunes. Durante la soldadura a la llama, se debe utilizar una llama neutra o ligeramente reductora. Durante el proceso, se debe evitar en lo posible el calentamiento directo del metal de aporte y el fundente por la llama. Los métodos de calentamiento rápido, como la soldadura por inducción y la soldadura por inmersión, son muy adecuados para soldar acero templado y revenido. Asimismo, se debe seleccionar un temple o soldadura a una temperatura inferior a la del revenido para evitar el ablandamiento del metal base. Al soldar acero de baja aleación de alta resistencia en atmósfera protectora, no solo se requiere un gas de alta pureza, sino que también se debe utilizar un fundente gaseoso para asegurar la humectación y la dispersión del metal de aporte sobre la superficie del metal base.

Los residuos de fundente pueden eliminarse mediante métodos químicos o mecánicos. Los residuos de fundente orgánico para soldadura fuerte pueden limpiarse con gasolina, alcohol, acetona y otros disolventes orgánicos. Los residuos de fundentes altamente corrosivos, como el cloruro de zinc y el cloruro de amonio, deben neutralizarse primero en una solución acuosa de NaOH y luego limpiarse con agua caliente y fría. Los residuos de ácido bórico y fundente de ácido bórico son difíciles de eliminar y solo pueden resolverse mediante métodos mecánicos o inmersión prolongada en agua corriente.