La soldadura es un proceso de unión de metales muy utilizado debido a su resistencia y sencillez. Sin embargo, soldar metales del mismo grado es mucho más fácil que soldar metales diferentes. Soldar metales diferentes requiere una comprensión de las propiedades químicas y físicas de cada metal para adaptar el procedimiento de soldadura y lograr una soldadura exitosa.
Para ayudarle a ahorrar tiempo y esfuerzo, hemos compilado una guía detallada sobre soldadura de metales diferentes. En esta guía, aprenderá sobre los desafíos de soldar metales diferentes, los factores a considerar antes de soldar y los procesos de soldadura comunes utilizados.
¿Es posible soldar metales diferentes?
Si eres principiante en soldadura, quizás te preguntes si es posible soldar metales diferentes. La respuesta es sí, pero con ciertas precauciones. Soldar diferentes metales conlleva ciertos desafíos, incluidas diferencias en propiedades físicas como la conductividad y expansión térmica, las propiedades magnéticas, la estructura metalúrgica y la resistencia a la corrosión. Sin embargo, la soldadura ha avanzado significativamente y existen procesos específicos que permitirán soldar incluso los metales más diferentes.
Factores cruciales a considerar antes de soldar metales diferentes
Antes de soldar dos piezas diferentes, conviene identificarlas y comprender sus propiedades físicas, químicas y mecánicas. La mayoría de los metales tienen sus propiedades físicas, químicas y mecánicas estandarizadas por ASTM/ASME. Por ejemplo, cada acero inoxidable austenítico, como el 304 o el 316, tendrá las mismas propiedades independientemente del fabricante. Sin embargo, en aplicaciones específicas, como soldadura de reparación, donde no se pueden identificar con precisión dos piezas, deberá realizar una prueba de chispa, enviar una muestra del material para su análisis o consultar con el fabricante original o los planos.
Una vez que comprenda la química básica de materiales diferentes, podrá realizar las soldaduras más fuertes según las condiciones de servicio. Los factores cruciales a los que hay que prestar atención son las propiedades físicas, las propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión tanto de las piezas como del relleno utilizado para unirlas.
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Características físicas: Las características físicas del metal de soldadura deben coincidir con las del metal base. Diferentes metales tienen diferentes puntos de fusión y coeficientes de expansión térmica. Como resultado, uno puede alcanzar su punto de fusión más rápido, luego fundirse y fluir sin fusionarse con la segunda pieza. Además, las diferencias de dilatación térmica pueden hacer que una pieza se alargue más debido al calor, provocando agrietamiento térmico.
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Propiedades mecánicas: al igualar las propiedades mecánicas, la resistencia del metal de soldadura debe ser igual o más fuerte que la del material más débil. En determinadas aplicaciones, el código de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME) permite una resistencia de la soldadura del 95 %. También es deseable igualar la ductilidad de las piezas soldadas, pero no siempre es posible.
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Resistencia a la corrosión: Mantener una buena resistencia a la corrosión de la soldadura es crucial en la soldadura de tuberías o en cualquier aplicación donde las soldaduras puedan estar sujetas a corrosión. La resistencia a la corrosión debe coincidir con el metal base menos resistente de la soldadura. Si la soldadura se somete a agua salada, debe ser más resistente a la corrosión que ambas piezas para evitar la corrosión galvánica.
Procesos comunes de soldadura de metales diferentes
La soldadura de metales diferentes se puede realizar con éxito con uno de los métodos de soldadura por fusión, soldadura sin fusión o soldaduras de baja dilución.
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Soldadura por fusión: esto incluye los métodos de soldadura por arco más comunes, como la soldadura por arco metálico con gas (GMAW o MIG), la soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW o TIG), la soldadura con electrodo revestido, la soldadura por arco sumergido (SAW) o la soldadura con núcleo fundente (FCAW). ). Como aficionado, sus opciones preferidas para metales diferentes son el método de soldadura MIG o TIG. El proceso de soldadura MIG es más sencillo, pero con TIG se puede controlar perfectamente la deposición del metal de aportación, lo cual es crucial en la soldadura de metales diferentes.
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Métodos de baja dilución: son el proceso de soldadura por haz de electrones, la soldadura por láser y la soldadura por arco pulsado. Se utilizan comúnmente para unir metales delicados y delgados y diferentes sin metal de aportación añadido.
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Soldadura sin fusión: esto incluye soldadura por fricción, soldadura por explosión, unión por difusión junto con soldadura fuerte y soldada. Los métodos de no fusión y de baja dilución se utilizan comúnmente en producción pesada y aplicaciones industriales específicas. Por otro lado, la soldadura por fusión te irá más que bien en tus proyectos cotidianos de bricolaje, taller doméstico o soldadura de reparación .
En conclusión, soldar metales diferentes es posible, pero conlleva ciertos desafíos. Es fundamental considerar las propiedades físicas, mecánicas y de resistencia a la corrosión tanto de las piezas como del relleno utilizado para unirlas. Con el proceso de soldadura y las precauciones adecuadas, podrá soldar incluso los metales más diferentes.
Guía sobre cómo soldar metales diferentes
Cuando se trata de soldar metales diferentes, hay algunas cosas que debes tener en cuenta. En esta sección, analizaremos algunos de los tipos más comunes de soldadura de metales diferentes y brindaremos algunos consejos y trucos para cada uno.
Soldadura de acero a acero inoxidable
Soldar acero dulce con acero inoxidable es uno de los tipos más comunes de soldadura de metales diferentes. El mayor problema con este tipo de soldadura es que el carbono puede afectar la mayor ventaja del acero inoxidable: la resistencia a la corrosión. Además, existen grandes diferencias en las propiedades físicas y mecánicas del acero inoxidable y del acero normal.
Desafíos en la soldadura de acero a acero inoxidable
- Problema de resistencia a la corrosión : El carbono del acero dulce puede comprometer la resistencia a la corrosión del acero inoxidable.
- Diferencias físicas y mecánicas : el acero inoxidable y el acero normal tienen propiedades muy diferentes.
Para soldar acero a acero inoxidable, puede utilizar uno de los métodos de soldadura por fusión más comunes, pero las opciones típicas son la soldadura con gas inerte de metal (MIG) y la soldadura con gas inerte de tungsteno (TIG). Los aceros al carbono con menos de 0,2% de carbono generalmente se pueden soldar con cargas austeníticas sin precalentar. Sin embargo, si el contenido de carbono es superior al 0,3%, el control de la temperatura es crucial.
Soldadura de acero a acero inoxidable: preparación de soldadura
No se recomienda soldar acero dulce directamente sobre acero inoxidable, ya que puede producirse una fase de martensita excepcionalmente dura del acero. El acero martensita es propenso a agrietarse, por lo que los soldadores suelen biselar las piezas. Debido al contenido de níquel en el acero inoxidable, el espacio de la raíz es más grande, pero la cara de la raíz se reduce para promover la humectación.
- Evitar la formación de martensita : biselar y ajustar los espacios de las raíces son cruciales para evitar el agrietamiento.
- La limpieza es clave : el aceite, la grasa o los contaminantes pueden poner en peligro la integridad de la soldadura.
Es posible que aplicaciones específicas de tuberías requieran unir acero galvanizado y acero inoxidable. En ese caso, debes quitar completamente el recubrimiento de zinc. La quema de zinc puede provocar fragilidad de los líquidos, grietas y vapores de soldadura tóxicos, por lo que limpiarlo es fundamental.
Soldadura de acero a acero inoxidable: selección del metal de aportación
La selección del metal de aportación en la unión de acero a acero inoxidable variará según las aplicaciones y las temperaturas de las condiciones de servicio.
- Condiciones de servicio : Elija el metal de aportación según la aplicación y la temperatura.
- Opciones comunes : Tipo 309 o 312 para temperaturas inferiores a 800 °F; ERNiCr-3 o ENiCrFe-2/3 para temperaturas más altas.
Los rellenos de aleación de níquel tienen un coeficiente de expansión térmica (COE) entre el acero ordinario y el acero inoxidable austenítico, lo que les ayuda a combatir fallas por fatiga térmica que son más probables con los rellenos 309 o 312.
Soldadura de acero a acero inoxidable: elección del gas protector
Al unir acero dulce con acero inoxidable, conviene excluir de la mezcla los gases reactivos como el oxígeno. El oxígeno puede reaccionar con la atmósfera provocando imperfecciones y defectos en el acero al carbono, pero puedes sustituirlo por pequeñas cantidades de CO2, que es semirreactivo.
Nota IMPORTANTE:
- Excluyendo gases reactivos : Evite el oxígeno en la mezcla; son preferibles pequeñas cantidades de CO2.
- Niveles de nitrógeno : Mantenga el nitrógeno bajo para evitar el agrietamiento en caliente.
El nitrógeno en la mezcla puede disminuir el contenido de ferrita del metal de soldadura, lo que resulta en agrietamiento en caliente. Por lo tanto, desea mantener los niveles lo más bajos posible.
Soldadura de acero a acero inoxidable: lucha contra las diferencias de expansión térmica
La conductividad térmica y la expansión térmica del acero inoxidable y del acero dulce son significativamente diferentes, y estas diferencias son las que hacen que soldar metales diferentes sea un desafío.
La expansión térmica se define como el cambio de longitud por grado de temperatura a longitud. El acero dulce tiene un coeficiente más bajo de 5,9 (10-6 in/(in oF)) en comparación con el acero inoxidable común con 9,4. Como resultado, el acero inoxidable cambiará su longitud más que el acero dulce durante la soldadura, lo que puede provocar tensiones residuales.
Además, el acero inoxidable tarda más en calentarse que el acero, pero también necesita más tiempo en enfriarse. Con las diferencias de expansión térmica, las tensiones térmicas aumentan y provocan distorsiones.
Ejemplos de combinaciones de soldadura:
| Tipo de acero | Tipo inoxidable | Metal de relleno | Gas protector | Temperatura de precalentamiento. |
|---|---|---|---|---|
| Acero dulce | 304 inoxidable | Tipo 309 | Mezcla C25 | Ninguno |
| Acero carbono | 316 inoxidable | ERNiCr-3 | 100% argón | 300°F |
| Galvanizado | Acero inoxidable 304L. | Tipo 312 | Mezcla C25 | Quitar el recubrimiento de zinc |
Pensamientos finales
Soldar con éxito materiales diferentes requiere una comprensión profunda de las propiedades físicas y mecánicas de todos los materiales involucrados, incluido el metal de aportación. Hacer coincidir con precisión estas propiedades garantiza una unión soldada fuerte y confiable. Para lograr esto, debe preparar cuidadosamente los materiales, seleccionar el equipo y el material de relleno adecuados, utilizar técnicas de soldadura adecuadas y aplicar el tratamiento posterior a la soldadura según sea necesario. Si bien puede ser un proceso desafiante, con el enfoque correcto y la atención al detalle, la soldadura de materiales diferentes se puede lograr con éxito.
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Preguntas frecuentes 🧐
¿Cuál es el proceso de soldadura más adecuado para unir metales disímiles?
El proceso de soldadura más adecuado para unir metales diferentes depende de los metales que se unen. Sin embargo, la soldadura por fusión, que incluye métodos como la soldadura por arco metálico con gas (GMAW o MIG), la soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW o TIG), la soldadura con electrodo revestido, la soldadura por arco sumergido (SAW) o la soldadura con núcleo fundente (FCAW), es generalmente el método preferido.
¿Se pueden soldar entre sí acero al carbono y acero inoxidable y, de ser así, qué electrodo se recomienda?
Sí, el acero al carbono y el acero inoxidable se pueden soldar entre sí. Sin embargo, es importante utilizar un electrodo específico, como un electrodo 309L, para asegurar una unión fuerte entre los dos metales.
¿Cuáles son las consideraciones para prevenir la corrosión al soldar metales diferentes?
Al soldar metales diferentes, es importante considerar el potencial de corrosión galvánica, que ocurre cuando dos metales diferentes están en contacto entre sí en presencia de un electrolito. Para evitar la corrosión, se recomienda utilizar un metal de aportación con una composición lo más parecida posible al metal base y evitar el uso de metales diferentes en entornos húmedos o corrosivos.
¿Cuál es el propósito de utilizar una varilla de soldadura 309 en soldadura de metales diferentes?
Una varilla de soldadura 309 se usa comúnmente en soldadura de metales diferentes porque está diseñada para soldar acero inoxidable a otros metales, incluido el acero al carbono. También proporciona buena resistencia al agrietamiento y la corrosión.
¿Cómo se preparan metales diferentes para soldarlos y asegurar una unión fuerte?
Para preparar metales diferentes para soldar, es importante eliminar el óxido, la suciedad, el aceite u otros contaminantes de la superficie del metal y de las uniones soldadas. Esto se puede hacer esmerilando, lijando o usando un cepillo de alambre. También se recomienda precalentar los metales para reducir el riesgo de choque térmico y asegurar una unión fuerte.
¿Es posible soldar con electrodo adhesivo diferentes tipos de metales y cuáles son las limitaciones?
Sí, es posible soldar diferentes tipos de metales, pero existen limitaciones. La soldadura con electrodo generalmente no se recomienda para soldaduras de metales diferentes porque requiere un electrodo específico para cada metal que se va a soldar y el proceso puede provocar grietas y corrosión si no se realiza correctamente. Tampoco es adecuado para metales finos o metales que requieren un control preciso del aporte de calor.