Cómo soldar metales disimilares con punta para uniones más fuertes

Comprender los desafíos de soldar metales disimilares con TIG

La soldadura TIG (Tungsten Inert Gas) ofrece un control excepcional sobre la entrada de calor y la deposición de metales de relleno, lo que hace que sea un método preferido para unir metales disimilares. Sin embargo, soldar dos metales con diferentes composiciones químicas, puntos de fusión, coeficientes de expansión térmica y conductividades eléctricas introduce riesgos como compuestos intermetalizados de hervidor, la corrosión galvanizada y el estrés requiere una comprensión completa de la ciencia.

Metalurgia de soldadura de metales disimilares

Cuando dos metales diferentes se funden juntos, el metal de soldadura resultante es una aleación de materiales de base y cualquier relleno. El éxito de la soldadura depende de evitar la formación de fases de hervidor excesivo.

• Aluminio al acero – forma intermetallicas duras y frágiles de hierro-aluminida que se rompen fácilmente.
• Cobre a acero inoxidable] – El cobre puede penetrar los límites de grano de acero inoxidable, causando el grieta caliente.
• Titanio a acero inoxidable – crea fases de sigma frágiles y carburos de titanio.

Para superar estos problemas, la soldadura TIG permite el uso de metales especializados de relleno y control de calor preciso para limitar la interdiffusión de elementos. En algunos casos, una capa de “buttering” (una capa fina de un relleno compatible aplicado primero) puede servir como un búfer entre los dos metales base.

Propiedades de material clave para considerar

• Rango de temperatura de fusión – Si un metal se derrite mucho antes que el otro, puede arrasar o quemar antes de que el segundo metal llegue al estado fundido.
• conductividad térmica] – Metales como el cobre y el aluminio producen calor rápidamente, requiriendo un mayor amperaje o precalentamiento para establecer un charco en el lado de mayor conductividad.
• Coeficiente de expansión térmica – Un gran desajuste causa estrés residual y distorsión; usa un metal de relleno con un coeficiente entre los dos metales base cuando sea posible.

Preparación para soldadura de metal disimilar TIG

La preparación adecuada es crítica porque los óxidos, aceites y contaminantes pueden causar porosidad o prevenir el mojado. Siga estos pasos para obtener resultados fiables:

Limpieza superficial

• Quitar grasa, cortar líquidos y pintar con acetona o desengrasador.
• Para aluminio, retire la capa de óxido con un cepillo de alambre de acero inoxidable (dedicado únicamente a aluminio) o grabado químico.
• Para acero al carbono o acero inoxidable, utilice una molienda o disco de solapa para eliminar la escala del molino y el oxidado.
• Después de la limpieza mecánica, limpie de nuevo con un paño limpio y un disolvente.

Preparación de bordes y diseño conjunto

• Armas de mantequilla] – Para materiales de espesor desigual, dobla al miembro más grueso a un ángulo de 30–45°.
• Lap or T-joints – Aumentar la superposición para tener en cuenta las tasas de fusión diferenciales.
• Refres] – Usar el respaldo de cobre o cerámica para ayudar a la disipación del calor y evitar la fusión.

Precalentado y Gestión de Temperatura de Interpaso

El precalentamiento puede reducir el choque térmico y ayudar a establecer una piscina de soldadura en ambos lados.

• Para unir metales de alta conductividad (cobre, aluminio) a metales de menor conductividad (esquel), precalienta el lado de alta conductividad a 150–300°C.
• Supervisar la temperatura de interpaso para permanecer debajo del punto donde las propiedades del relleno de metal degradan (a menudo ⁇ 250 °C para muchos rellenos basados en níquel).
• Use un cañon de indicación de temperatura o un termómetro infrarrojo.

Selección del metal Filler adecuado

El metal de relleno es la variable más crítica en la soldadura de metal disimilar TIG. Debe ser compatible con ambos metales de base y debe producir idealmente un metal de soldadura dúctil.

• Líntulas de base de níquel (por ejemplo, ERNiCr-3, ERNiCu-7)] – Excelente para unir acero inoxidable al acero al carbono, o cobre-nickel al acero. Aceptan dilución de ambos lados y forman soldaduras resistentes a la corrosión.
• Líntulos de aluminio-silicon (por ejemplo, ER4047)] – Útiles para aluminio a aluminio cuando se funde una aleación; limitados para Al‐to-esquello a menos que usen una técnica de soldadura.
• Limpiadoras de cobre o de cobre-fosforo – Para unir cobre a acero o bronce, a menudo a temperaturas más bajas para evitar la fusión del acero.
• Líneas de acero inoxidable (por ejemplo, ER309L, ER312)] – ER309L es ampliamente utilizado para soldar acero inoxidable al carbono; ER312 maneja una mayor dilución y proporciona una estructura ferrite-austenita que resiste a la grieta.

Consulta siempre tablas de selección de metales de relleno y realiza un pequeño cupón de prueba antes de soldar piezas de producción. La guía de Lincoln Electric sobre metales disimilares ofrece recomendaciones específicas para muchas combinaciones.

Técnica de soldadura TIG para metales disimilares

Incluso con la preparación y relleno adecuados, la técnica debe ser adaptada. El objetivo es crear una piscina de soldadura equilibrada que fusiona ambos metales base sin sobrecalentar el uno con el punto de fusión inferior.

Manipulación de antorcha y de artillería

• Ángulo de antorcha – Apunte el electrodo ligeramente más hacia el metal de fusión superior o menos conductivo para calentarlo más.
• Colocación de los dedos – Agregue la varilla de relleno en el borde de la palanca, alternando entre los dos lados para asegurar la mezcla.
• Longitud del arco] – Mantenga un arco apretado (1–2 mm) para concentrar el calor y evitar que el arco vague.

Amperaje y equilibrio de calor

Comience con un amperaje ligeramente inferior al que utilizaría para el metal solo (normalmente 10–20% inferior).Use un pedal o control de mano para modular el calor mientras observa el charco. Si un lado se derrite demasiado rápido, reduzca el poder o mueva la antorcha para enfriar esa zona. Pasos cortos y controlados] – máx 50–75 mm (2– permiten interpasos residuales) en fríos

Técnica de Pulsing

Pulsar la corriente (altura/pulse inferior) ayuda a controlar la entrada de calor. Establece el pulso alto para formar brevemente el charco, luego baja a una corriente de fondo baja para enfriar la soldadura y evitar sobrecalentar el lado más débil. Esto es especialmente eficaz para secciones delgadas o articulaciones que involucran cobre o aluminio.

Defectos comunes y cómo evitarlos

• Cracking – A menudo debido a la formación intermetallica frágil o al estrés alto. Use una relleno de niquelado y minimice la restricción de soldadura. El tratamiento térmico pos-alentado (relieve de la tensión) puede ayudar.
• Porosidad] – Utilizada por elementos de aleación de hidrógeno, humedad o volátil (por ejemplo, zinc en bronce). Limpie a fondo y desactiva la fusión manteniendo la piscina abierta un poco más.
• fusión incompleta] – Especialmente común en el lado con la disipación de calor más rápida. Aumentar el precalentamiento en ese lado y utilizar una leve oscilación de la antorcha.
• Undercut] – De una amperación excesiva o velocidad de viaje. Reduzca el calor y asegure una deposición adecuada de relleno.

Inspección y tratamiento posteriores a la soldadura

Después de soldar, permita que la articulación se enfríe lentamente – potencialmente envolverlo en una manta resistente al calor o enterrar en la lima para frenar el enfriamiento. Esto evita que se rompa de golpe térmico.

• Inspección visual] – Consultar las grietas superficiales, la porosidad o la decoloración.
• Pruebas de partículas dinetrantes o magnéticas] – Para articulaciones críticas.
• Tratamiento térmico (PWHT) – Relevamiento de tensión a 600-650°C (para articulaciones con base en acero) puede reducir la dureza de la zona afectada por el calor. Algunas soldaduras de niquel-alleación se benefician de la solución de amasamiento.
• Pruebas de corresión – Si la articulación se expondrá a entornos corrosivos, prueba cupones en el medio de servicio.

Ejemplos prácticos de soldaduras de metales disimilares TIG

Aluminio a acero (tabs de batería o automoción)

Usar un inserto de transición bimetállica (por ejemplo, tira de Al-steel de explosión) o realizar un proceso de vibración de tig con relleno de aluminio-silicon (ER4047) manteniendo el sólido de acero. El relleno moja el acero sin fundirlo, formando un fuerte vínculo mecánico. Leer más sobre la fijación TIG de metales disimilares [FLT]