Soldadura fuerte de acero al carbono y acero de baja aleación: Explicación

  1. Materiales de soldadura

   (1) Metales de aportación

 La soldadura fuerte de aceros al carbono y aceros de baja aleación incluye la soldadura blanda y la soldadura fuerte. El metal de aportación más utilizado en la soldadura blanda es la soldadura de estaño-plomo, que mejora la humectabilidad del acero al aumentar el contenido de estaño.

Por lo tanto, debe utilizarse soldadura con alto contenido de estaño para sellar las juntas. El estaño en la soldadura de estaño-plomo puede formar un FeSn₂ capa de compuesto intermetálico en la interfaz con el acero. Para evitar la formación de esta capa de compuesto, el soldadura La temperatura y el tiempo de mantenimiento deben controlarse adecuadamente.

En resistencia al cizallamiento del acero al carbono con varias soldaduras típicas de estaño-plomo se muestra en la Tabla 1.

Entre ellos, la resistencia de la unión soldada con metal de aportación con 50% w(Sn) es la más alta, y la resistencia de la unión soldada con soldadura sin antimonio es superior a la que tiene antimonio.

Tabla 1 Resistencia al cizallamiento de las uniones de acero al carbono soldadas con estaño-plomo

Cuando el acero al carbono y el bajo acero aleado se utilizan principalmente materiales de soldadura fuerte de cobre puro, cobre-zinc y plata-cobre-zinc. El cobre puro tiene un punto de fusión elevado y es susceptible a la oxidación durante la soldadura fuerte. Se utiliza principalmente para la soldadura fuerte con gas protector y la soldadura fuerte al vacío.

No obstante, debe tenerse en cuenta que la holgura de la junta para la soldadura fuerte debe ser inferior a 0,05 mm para evitar problemas causados por la buena fluidez del cobre que impide rellenar la holgura de la junta.

Las uniones de acero al carbono y acero de baja aleación soldadas con cobre puro tienen una mayor resistencia, con una resistencia al cizallamiento que oscila generalmente entre 150 y 215 MPa, y una resistencia a la tracción que oscila entre 170 y 340 MPa.

En comparación con el cobre puro, los materiales de soldadura fuerte de cobre-zinc tienen un punto de fusión más bajo debido a la adición de Zn. Para evitar la evaporación del Zn durante la soldadura fuerte, se puede añadir una pequeña cantidad de Si al material de soldadura fuerte de cobre-zinc.

Además, deben utilizarse métodos de calentamiento rápido, como la soldadura fuerte con llama, la soldadura fuerte por inducción y la soldadura fuerte por inmersión. Las uniones de acero al carbono y acero de baja aleación soldadas con materiales de soldadura fuerte de cobre-cinc tienen buena resistencia y ductilidad. Por ejemplo, las uniones de acero al carbono soldadas con material de soldadura fuerte B-Cu62Zn tienen una resistencia a la tracción de 420 MPa y una resistencia al cizallamiento de 290 MPa.

Los materiales de soldadura fuerte de plata-cobre-cinc tienen un punto de fusión más bajo que los materiales de soldadura fuerte de cobre-cinc, lo que facilita su uso para la soldadura fuerte por puntos. Este tipo de material para soldadura fuerte es adecuado para soldadura fuerte por llama, soldadura fuerte por inducción y soldadura fuerte en horno de acero al carbono y acero de baja aleación.

Sin embargo, el contenido de zinc debe reducirse al mínimo y la velocidad de calentamiento debe aumentarse cuando se utilicen materiales de soldadura fuerte de plata-cobre-zinc para la soldadura fuerte en horno.

La soldadura fuerte de acero al carbono y acero de baja aleación con materiales de soldadura fuerte de plata-cobre-zinc puede conseguir uniones con buena resistencia y ductilidad. Los datos específicos figuran en la Tabla 2.

Tabla 2: Resistencia de las uniones de acero bajo en carbono soldadas con materiales de soldadura fuerte de plata-cobre-zinc.

(2) Agentes de soldadura

Cuando se sueldan aceros al carbono y aceros de baja aleación, se necesitan agentes de soldadura o gases de protección. La elección de los agentes de soldadura depende de los materiales y métodos de soldadura seleccionados.

Cuando se utilizan materiales de soldadura fuerte de estaño-plomo, puede emplearse como agente de soldadura fuerte una mezcla de cloruro de cinc y cloruro de amonio, u otros agentes de soldadura fuerte especializados. Los residuos de este tipo de agentes de soldadura suelen ser muy corrosivos, por lo que las juntas deben limpiarse a fondo después de la soldadura.

Cuando se utilicen materiales de soldadura de cobre-zinc para soldadura fuerte, deben emplearse agentes de soldadura FB301 o FB302, que son mezclas de bórax o bórax y ácido bórico. En la soldadura fuerte con llama, también puede utilizarse como agente de soldadura una mezcla de borato de metilo y ácido fórmico, en la que el vapor de B2O3 desempeña un papel en la desoxidación de la unión.

Cuando se utilizan materiales de soldadura fuerte de plata-cobre-zinc, pueden seleccionarse los agentes de soldadura FB102, FB103 y FB104, que son mezclas de bórax, ácido bórico y determinados fluoruros. Los residuos de este tipo de agentes de soldadura tienen cierta corrosividad y deben eliminarse completamente después de la soldadura.

2. Técnicas de soldadura fuerte

Para soldar aceros al carbono y aceros de baja aleación se pueden utilizar varios métodos habituales de soldadura fuerte. En la soldadura fuerte con llama, es aconsejable utilizar una llama neutra o ligeramente reductora.

Debe evitarse el calentamiento directo de los materiales y los agentes de soldadura. Los métodos de calentamiento rápido, como la soldadura por inducción y la soldadura por inmersión, son muy adecuados para la soldadura fuerte. templado y revenido acero.

También es aconsejable elegir para la soldadura fuerte el temple o una temperatura inferior a la de revenido para evitar el reblandecimiento del material base. Cuando se suelda acero de baja aleación y alta resistencia en atmósfera protectora, no sólo se requiere una alta pureza del gas, sino que también debe utilizarse fundente gaseoso para garantizar la humectación y la propagación del material de soldadura en la superficie del material base.

Los residuos de agentes de soldadura fuerte pueden eliminarse química o mecánicamente. Los residuos de agentes orgánicos de soldadura fuerte pueden limpiarse con un paño o con disolventes orgánicos como gasolina, alcohol o acetona. Los residuos de agentes de soldadura fuerte corrosivos, como el cloruro de cinc y el cloruro de amonio, deben neutralizarse en una solución acuosa de NaOH y lavarse después con agua caliente y fría.

Los residuos de los agentes de soldadura de ácido bórico y bórax son difíciles de eliminar y sólo pueden resolverse mediante métodos mecánicos o remojos prolongados en agua ascendente.