1. Materiales para soldadura fuerte
(1) Metales de aportación
La soldadura fuerte de acero al carbono y acero de baja aleación incluye soldadura fuerte blanda y soldadura fuerte dura. El metal de aportación más comúnmente 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, se debe utilizar soldadura con alto contenido de estaño para sellar las uniones. El estaño en la soldadura de estaño y plomo puede formar una capa de compuesto intermetálico FeSn 2 en la interfaz con el acero. Para evitar la formación de esta capa compuesta, es necesario controlar adecuadamente la temperatura de soldadura y el tiempo de residencia.
La resistencia al corte de uniones de acero al carbono soldadas con varias soldaduras típicas de estaño y 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 mayor que la de la unión con antimonio.
Tabla 1 Resistencia al corte de uniones de acero al carbono soldadas con soldadura de estaño-plomo
| Clase de aleación de soldadura | B-Ag25CuZn | B-Ag45CuZn | B-Ag50CuZn | B-Ag40CuZnCd |
| Fuerza de corte /MPa |
199 | 197 | 201 | 203 |
| Resistencia a la tracción /MPa |
375 | 362 | 377 | 386 |
Cuando el acero al carbono y el acero de baja aleación se sueldan duramente, se utilizan principalmente materiales de soldadura de cobre puro, cobre-zinc y plata-cobre-zinc. El cobre puro tiene un alto punto de fusión y es susceptible a la oxidación durante la soldadura fuerte. Se utiliza principalmente para soldadura fuerte con protección de gas y soldadura fuerte al vacío.
Sin embargo, cabe señalar que el espacio de la junta para soldadura fuerte debe ser inferior a 0,05 mm para evitar problemas causados por la buena fluidez del cobre que impide que se llene el espacio de la junta.
Las uniones de acero al carbono y acero de baja aleación soldadas con cobre puro tienen mayor resistencia, con una resistencia al corte que generalmente oscila 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 de cobre y zinc tienen un punto de fusión más bajo debido a la adición de Zn. Para evitar la evaporación de Zn durante la soldadura fuerte, se puede agregar una pequeña cantidad de Si al material de cobre-zinc para soldadura fuerte.
Además, se deben utilizar métodos de calentamiento rápido, como soldadura fuerte por llama, soldadura fuerte por inducción y soldadura fuerte por inmersión. Las uniones de acero al carbono y acero de baja aleación soldadas con materiales de cobre y zinc tienen buena resistencia y ductilidad. Por ejemplo, las juntas 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 corte de 290 MPa.
Los materiales de soldadura fuerte de plata, cobre y zinc tienen un punto de fusión más bajo en comparación con los materiales de soldadura fuerte de cobre y zinc, lo que los hace más fáciles de usar para soldadura fuerte por puntos. Este tipo de material de 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, se debe minimizar el contenido de zinc y aumentar la velocidad de calentamiento cuando se utilizan materiales de soldadura fuerte de plata, cobre y zinc para soldadura fuerte en hornos.
La soldadura fuerte de acero al carbono y acero de baja aleación con materiales de soldadura fuerte de plata, cobre y zinc puede obtener uniones con buena resistencia y ductilidad. Los datos específicos se enumeran en la Tabla 2.
Tabla 2: Resistencia de uniones de acero con bajo contenido de carbono soldadas con materiales de soldadura fuerte de plata, cobre y zinc.
| Clase de aleación de soldadura | B-Ag25CuZn | B-Ag45CuZn | B-Ag50CuZn | B-Ag40CuZnCd |
| Fuerza de corte /MPa |
199 | 197 | 201 | 203 |
| Resistencia a la tracción /MPa |
375 | 362 | 377 | 386 |
(2) Agentes de soldadura fuerte
Al soldar acero al carbono y acero de baja aleación, se requieren agentes de soldadura o gases protectores. 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 y plomo, se puede utilizar una mezcla de cloruro de zinc y cloruro de amonio como agente de soldadura fuerte 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 cuidadosamente después de la soldadura.
Cuando se utilizan materiales de cobre y zinc para soldadura fuerte, se deben utilizar los agentes de soldadura FB301 o FB302, que son mezclas de bórax o bórax y ácido bórico. En la soldadura fuerte con llama, también se puede utilizar una mezcla de borato de metilo y ácido fórmico como agente de soldadura fuerte, y el vapor de B2O3 desempeña un papel en la desoxidación de la unión.
Cuando se utilizan materiales de soldadura de plata, cobre y zinc, se pueden seleccionar los agentes de soldadura FB102, FB103 y FB104, que son mezclas de bórax, ácido bórico y ciertos fluoruros. Los residuos de este tipo de agente de soldadura son algo corrosivos y deben eliminarse con cuidado después de la soldadura.
2. Técnicas de soldadura fuerte
Se pueden utilizar varios métodos de soldadura fuerte comunes para soldar acero al carbono y acero de baja aleación. Al soldar con llama, es aconsejable utilizar una llama neutra o ligeramente reductora.
Debe evitarse el calentamiento directo de materiales y agentes de soldadura fuerte. Los métodos de calentamiento rápido, como la soldadura fuerte por inducción y la soldadura fuerte por inmersión, son muy adecuados para soldar acero templado y revenido.
También es aconsejable elegir un temple o una temperatura inferior a la de revenido para la soldadura fuerte para evitar que se ablande el material base. Al soldar acero de baja aleación y alta resistencia en una atmósfera protectora, no sólo se requiere una alta pureza del gas, sino que también se debe utilizar un flujo de gas para garantizar la humectación y distribución del material de soldadura sobre la superficie del material base.
Los restos de agentes de soldadura se pueden eliminar química o mecánicamente. Los restos de agentes de soldadura orgánicos se pueden limpiar con disolventes orgánicos como gasolina, alcohol o acetona. Los residuos de agentes de soldadura corrosivos como el cloruro de zinc y el cloruro de amonio deben neutralizarse en una solución acuosa de NaOH y luego lavarse con agua fría y caliente.
Los residuos de ácido bórico y bórax son difíciles de eliminar y sólo pueden eliminarse mediante métodos mecánicos o inmersión prolongada en agua ascendente.
