Los metales diferentes se refieren a metales compuestos de diferentes elementos, como aluminio y cobre, o aleaciones formadas a partir de los mismos metales base con distintas diferencias en sus propiedades metalúrgicas, como propiedades físicas y químicas. Se pueden utilizar como metal base, metal de aportación o metal de soldadura.
La soldadura de materiales diferentes se refiere al proceso de unir dos o más materiales con diferentes composiciones químicas, estructuras metalúrgicas y rendimiento en condiciones de proceso específicas.
El tipo más común de soldadura de metales diferentes es la soldadura de acero diferente, seguida de la soldadura de metales no ferrosos diferentes y la soldadura de acero y metales no ferrosos.
Lectura relacionada: Metales ferrosos y no ferrosos
En términos de forma de unión, existen tres escenarios básicos: la unión de dos metales base diferentes, la unión del mismo metal base pero con diferentes metales de aportación (como acero templado y revenido con medio carbono unido con materiales de soldadura austeníticos) y la unión de placas metálicas compuestas.
La soldadura de materiales diferentes implica soldar dos metales diferentes, lo que da como resultado una capa de transición con propiedades y microestructura diferentes a las del metal base.
Soldar metales diferentes es mucho más complejo que el de materiales similares en términos de mecanismo de soldadura y operación tecnológica debido a diferencias significativas en propiedades elementales, propiedades físicas y propiedades químicas.
Los principales desafíos en la soldadura de diferentes materiales son los siguientes:
1. Cuanto mayor sea la diferencia en los puntos de fusión entre diferentes materiales, más difícil será la soldadura.
Esto se debe a que cuando el material con un punto de fusión bajo alcanza su estado fundido, el material con un punto de fusión más alto permanece sólido. En este punto, el material fundido puede penetrar fácilmente el límite de grano de la zona sobrecalentada, lo que provoca la pérdida de material de bajo punto de fusión, la quema o evaporación de elementos de aleación y dificulta la soldadura de la junta soldada.
Por ejemplo, al soldar hierro y plomo (que tienen puntos de fusión muy diferentes), los dos materiales no sólo no pueden disolverse entre sí en estado sólido, sino que tampoco pueden disolverse entre sí en estado líquido. El metal líquido se separa en capas y cristaliza por separado después del enfriamiento.
2. Cuanto mayor sea la diferencia en los coeficientes de expansión lineal entre diferentes materiales, más difícil será la soldadura.
Cuanto mayor sea el coeficiente de expansión lineal, mayor será la tasa de expansión térmica, mayor será la contracción durante el enfriamiento y mayor será la tensión de soldadura que se producirá cuando el baño fundido cristalice.
Este tipo de tensión de soldadura no se elimina fácilmente, lo que produce una deformación significativa de la soldadura.
Debido a los diferentes estados de tensión de los materiales en ambos lados de la soldadura, se pueden formar fácilmente grietas en la soldadura y en la zona afectada por el calor, e incluso provocar desprendimiento del metal de soldadura y del metal base.
3. Cuanto mayor sea la diferencia en la conductividad térmica y la capacidad calorífica específica entre diferentes materiales, más difícil será la soldadura.
La conductividad térmica y la capacidad calorífica específica del material pueden afectar negativamente las condiciones de cristalización del metal de soldadura, espesar severamente la estructura del grano y afectar la humectabilidad del metal refractario.
Por lo tanto, es importante elegir una fuente de calor potente para soldar y colocar la fuente de calor en ángulo con respecto al lado del metal base con buena conductividad térmica.
4. Cuanto mayor sea la diferencia de propiedades electromagnéticas entre distintos materiales, más difícil será la soldadura.
Cuanto mayor sea la diferencia de propiedades electromagnéticas entre los materiales, más inestable será el arco de soldadura, lo que provocará una soldadura de peor calidad.
5. Cuantos más compuestos intermetálicos se formen entre distintos materiales, más difícil será la soldadura.
La fragilidad de los compuestos intermetálicos los hace propensos a provocar grietas o incluso fracturas en la soldadura.
6. Durante la soldadura de materiales disímiles, los cambios en la estructura metalográfica o la formación de nuevas estructuras en la zona de soldadura pueden provocar un deterioro del rendimiento de la unión soldada, presentando importantes dificultades en la soldadura.
Las propiedades mecánicas de la zona de fusión y de la zona afectada térmicamente de la unión son malas, con una notable disminución de la tenacidad plástica.
Esta disminución de la tenacidad de la unión y la presencia de tensiones de soldadura hace que la unión soldada de diferentes materiales sea propensa a agrietarse, especialmente en la zona afectada por el calor.
7. Cuanto mayor sea la oxidabilidad de los diferentes materiales, más difícil será la soldadura. Por ejemplo, la soldadura por fusión de cobre y aluminio puede resultar fácilmente en la formación de óxidos de cobre y aluminio en el baño fundido.
Durante la cristalización por enfriamiento, el óxido en el límite del grano puede reducir la fuerza de la unión intergranular.
8. Cuando se sueldan diferentes materiales, es difícil que la soldadura y los dos metales base cumplan con el requisito de igual resistencia.
Esto ocurre porque los elementos metálicos con puntos de fusión bajos son susceptibles de quemarse y evaporarse durante la soldadura, cambiando la composición química de la soldadura y reduciendo sus propiedades mecánicas, especialmente cuando se sueldan metales no ferrosos diferentes.
