Soldadura por inducción en la práctica: soldadura blanda, soldadura fuerte y soldadura fuerte a alta temperatura de un vistazo

Los metales pueden unirse metalúrgicamente mediante calentamiento por inducción. En combinación con soldaduras fuertes o soldaduras blandas se obtienen uniones soldadas de alta resistencia y limpias. Gracias a la capacidad de adaptación de la inducción y de los materiales de aporte, es posible unir de forma segura materiales ferromagnéticos y no ferromagnéticos. Nuestras instalaciones están diseñadas para procesos de soldadura automatizados y manuales, lo que las convierte en una solución fiable tanto para la fabricación individual como en serie.

Resumen de los procesos

Distinguimos tres procesos. La elección depende del material, la ventana de temperatura, los requisitos de resistencia y la geometría de la pieza.

Soldadura blanda

La soldadura blanda se realiza por debajo de aproximadamente 450 grados Celsius. Las soldaduras típicas son a base de estaño, por ejemplo estaño-cobre o estaño-plata. El aporte de calor es bajo, lo que protege las piezas. La soldadura blanda es adecuada para conexiones eléctricas, carcasas, componentes de pared delgada y materiales con temperaturas de servicio bajas. Se requiere una superficie limpia, un ancho de separación adecuado y un fundente apropiado. Con la inducción, el calor se aplica de forma precisa en la zona de soldadura, el tiempo de ciclo se mantiene corto y las deformaciones de las piezas son mínimas.

Soldadura fuerte

La soldadura fuerte se sitúa en el rango de aproximadamente 450 a 900 grados Celsius. Se emplean soldaduras a base de plata, soldaduras de cobre-fósforo para materiales de cobre o soldaduras especiales aleadas con manganeso o níquel para materiales de difícil mojabilidad. La soldadura fuerte es el estándar para uniones de alta resistencia, estancas y de acabado óptico de alta calidad. Con la inducción, las tolerancias de separación pueden mantenerse estrechas y el proceso puede controlarse con precisión. El efecto capilar se ve favorecido por un ancho de separación típico de 0,02 a 0,08 milímetros; el tiempo de permanencia por encima del líquidus es corto, a menudo entre 10 y 60 segundos, según la masa y el acoplamiento.

Soldadura fuerte a alta temperatura

La soldadura fuerte a alta temperatura comienza a partir de aproximadamente 900 grados Celsius. Se utilizan habitualmente soldaduras a base de níquel o soldaduras de cobre o activas para cerámica, materiales duros y metal duro. El proceso se emplea preferentemente en gas protector o vacío para evitar la oxidación y mejorar el mojado. La inducción permite tiempos de calentamiento cortos y una temperatura máxima precisa; las superficies de las piezas permanecen limpias y se reduce el retrabajo.

Soldadura de metal duro

Los metales duros tienen un alto contenido de carburos metálicos, generalmente carburo de wolframio. Debido a su resistencia al desgaste, se sueldan sobre un acero portador para mejorar las propiedades de la herramienta. Los carburos presentan debilidades en la mojabilidad, por lo que suelen emplearse soldaduras a base de plata con contenido de manganeso o variantes con níquel. En la práctica, ha demostrado su eficacia el siguiente procedimiento:

• Mantener la separación de unión estrecha, rango objetivo típico de 0,02 a 0,05 milímetros, uniforme en toda la superficie de unión
• Precalentamiento para reducir tensiones, calentamiento uniforme del metal duro y del soporte, limitando el gradiente de temperatura
• Utilizar piezas preformadas de soldadura, anillos o piezas troqueladas, para definir la cantidad de soldadura y controlar el comportamiento de flujo
• Emplear un fundente adecuado a la aleación o realizar el proceso en gas protector o vacío
• Tiempo de permanencia corto por encima del líquidus, seguido de un enfriamiento tranquilo para minimizar las tensiones

Con la inducción, el aporte de calor permanece local, la zona de unión se calienta de forma rápida y controlada, reduciendo el riesgo de deformación y grietas. Si se desea, la temperatura puede supervisarse y documentarse mediante pirómetro.

Soldadura de PCD y PCBN

El PCD y el PCBN son sensibles al sobrecalentamiento local. Por ello, el control preciso de la temperatura de la inducción supone una clara ventaja frente a la llama. El objetivo es un tiempo de permanencia corto y reproducible por encima del líquidus con la menor carga térmica posible sobre el material de corte. Las medidas recomendadas son:

• Diseñar la forma del inductor de modo que la potencia calorífica cubra exactamente la zona de unión
• Utilizar gas protector o vacío para proteger las superficies y asegurar el mojado
• Tiempo de permanencia corto por encima del líquidus, seguido de un enfriamiento definido para evitar tensiones
• Piezas preformadas o lámina de soldadura para una cantidad de soldadura constante y uniones limpias

El calentamiento rápido y local de la inducción evita puntos calientes en el PCD o PCBN. Al mismo tiempo, la zona de unión permanece el tiempo suficiente dentro de la ventana del proceso para lograr un mojado fiable y una alta resistencia.

Cómo planificar un proceso de soldadura estable

• Definir el emparejamiento de materiales, preparar las superficies, desengrasar y eliminar óxidos
• Seleccionar la soldadura según la temperatura de servicio, la resistencia, la mojabilidad y la resistencia a medios
• Fijar la geometría de separación, asegurar el efecto capilar, superficies de unión planas y ajustadas
• Diseñar el inductor según la pieza y la accesibilidad, mantener constante la distancia de acoplamiento
• Controlar el proceso con potencia regulada, medición de temperatura y tiempo de permanencia documentado
• Asegurar la calidad mediante inspección visual, corte macrográfico, ensayo de tracción o cizalladura, o prueba de estanqueidad

Preguntas frecuentes sobre la soldadura por inducción

¿Cuál es el ancho de separación ideal?

Para soldaduras a base de plata en soldadura fuerte, lo habitual es entre 0,02 y 0,08 milímetros. En cobre-fósforo sobre cobre se aplican valores similares. Las soldaduras a base de níquel en soldadura fuerte a alta temperatura suelen trabajar con 0,02 a 0,05 milímetros. Lo decisivo es una geometría de separación uniforme.

¿Necesito fundente o gas protector?

En muchas aplicaciones basta con un fundente adecuado. Para emparejamientos exigentes, metal duro o superficies sensibles, se recomienda gas protector o vacío. El objetivo es una superficie limpia y un mojado estable.

¿Cómo evito grietas en el metal duro?

Limitando los gradientes de temperatura, precalentando, manteniendo separaciones estrechas y uniformes, tiempos de permanencia cortos y un enfriamiento libre de tensiones. Un material de aporte adecuado, por ejemplo con contenido de manganeso, mejora el mojado.

¿Cómo protejo el PCD y el PCBN del sobrecalentamiento?

Concentrando la potencia del inductor en la zona de unión, eligiendo un tiempo de permanencia corto y supervisando la temperatura. Las piezas preformadas o la lámina aseguran una cantidad de soldadura constante.

¿Cuándo debo utilizar la soldadura fuerte a alta temperatura?

Cuando las temperaturas de servicio, la resistencia a medios o los emparejamientos de materiales lo requieran, por ejemplo soldaduras a base de níquel para uniones muy solicitadas o soldaduras activas para cerámica y materiales duros. Preferiblemente en gas protector o vacío.

¿Está planificando un proceso de soldadura con inducción? Le ayudamos en la elección de la soldadura, el diseño del inductor y la validación del proceso hasta que funcione de forma fiable.