La mayoría de nosotros asociamos la soldadura con un arco eléctrico o una llama abierta como fuente de energía. El metal se calienta hasta un estado líquido o fundido en la junta y se puede unir con o sin material de relleno.
Sin embargo, la soldadura en frío no es lo mismo. No existen llamas, arcos eléctricos ni fases fundidas como fuente de energía.
En este artículo, aprenderá sobre los conceptos básicos de la soldadura en frío , incluido cómo funciona, sus ventajas y desventajas y sus diversas aplicaciones. También exploraremos la historia de la soldadura en frío, desde su descubrimiento en la década de 1940 hasta sus usos actuales en máquinas de soldadura a presión, soldadura láser y soldadura ultrasónica.
¿Cómo funciona la soldadura en frío?
La soldadura en frío es un proceso de soldadura de estado sólido que une dos superficies metálicas sin necesidad de calor o flujo de corriente eléctrica. Funciona presionando dos superficies metálicas juntas, lo que acerca las superficies lo más posible. A medida que el espacio entre las superficies se vuelve extremadamente estrecho, la distancia a nanoescala se vuelve irrelevante, lo que hace que los átomos salten de una superficie a otra. La unión formada tiene las mismas características que los metales base, y las dos piezas se convierten en una masa homogénea, dificultando encontrar la línea de unión y diferenciar entre las dos piezas originales.
Preparar el metal para la soldadura en frío
Para conseguir una perfecta soldadura a presión en frío es necesario limpiar las superficies y preparar la geometría de la unión. Si suelda cables en frío, no se necesita atención especial en la fase de preparación más que hacer un corte limpio en los extremos de ambos cables antes de aplicar presión. Sin embargo, si se sueldan secciones más complejas, es necesario preparar el metal en consecuencia.
La superficie de la articulación
Ya sea que estés soldando tuberías, alambres u otro tipo de sección, la superficie recomendada es una simple zona plana entre dos metales. Las irregularidades y rugosidades de la superficie hacen que sea más difícil que la atracción interatómica forme una masa homogénea. Por lo tanto, debe aplanar la superficie de la junta tanto como sea posible antes de intentar realizar una soldadura en frío.
Limpieza de las superficies para soldadura a presión en frío
El paso más importante es limpiar la superficie de los dos metales de la capa de óxido, aceites, grasas y cualquier otro contaminante. Hay tolerancia cero con la contaminación si desea lograr una unión de soldadura en frío perfecta. Si bien todos los metales tienen óxidos en su superficie, eliminar la capa de óxido no es el primer paso. La grasa y el aceite también están presentes en la superficie, aunque no sean visibles a simple vista. Intentar eliminar la capa de óxido primero con abrasivos como ruedas de cepillo de alambre o similares puede empujar la grasa y otros contaminantes más profundamente en la superficie del metal. Los metales blandos como el oro, el cobre, la plata y el aluminio son más susceptibles a que se incrusten impurezas debajo de la superficie. Esto dificultará la soldadura en frío porque la pieza metálica ahora tendrá impurezas en su interior. Si intenta realizar una soldadura en frío, es posible que esas impurezas no se eliminen y provoquen que cierta parte del área de unión no logre enlaces interatómicos porque los contaminantes se interpondrán en el camino.
Por lo tanto, primero es necesario limpiar a fondo la superficie de aceites utilizando una solución limpiadora adecuada para el metal que se está soldando. Luego, la capa de óxido se elimina con un cepillo de alambre, una rueda de alambre, una rueda de aleta u otro abrasivo adecuado para el metal soldado.
¿Qué tan fuertes son las uniones soldadas en frío?
Si prepara con éxito las superficies metálicas y las limpia perfectamente, la unión soldada en frío será tan fuerte como el metal base. Con otros procesos de soldadura, es posible que la resistencia de la unión y otras propiedades mecánicas superen al metal base porque el metal de aportación agregado puede ser de una aleación diferente, o el tratamiento térmico puede influir en el material en la zona de soldadura, cambiando sus características. Sin embargo, las uniones soldadas en frío no pueden lograr mejores características de unión que el propio metal. Es más fácil lograr uniones casi perfectas cuando se sueldan alambres en frío. Pero al soldar otras formas metálicas, una preparación inadecuada puede comprometer la resistencia de la unión.
Ventajas de la soldadura en frío
- La ventaja más significativa del proceso de soldadura en frío es la ausencia de una zona afectada por el calor ("ZAT") responsable de muchos problemas de soldadura. Como no hay arco ni calor concentrado, tampoco hay HAZ.
- Si se realiza correctamente, la soldadura en frío produce soldaduras perfectas sin compuestos intermetálicos quebradizos, microfisuras, porosión, contaminación y otras debilidades de las juntas.
- Es relativamente fácil de realizar porque la mayor parte del trabajo está relacionado con la preparación del metal.
- El proceso de soldadura en frío es perfecto para soldar aluminio, especialmente al unirlo al cobre. Lograr dicha unión es un gran desafío con otros procesos de soldadura.
- Suelda una amplia variedad de metales y es especialmente adecuado para unir metales diferentes.
- Es más rápido que muchos otros métodos de soldadura.
Desventajas de la soldadura en frío
- El metal debe estar perfectamente limpio para conseguir uniones por soldadura en frío de alta calidad.
- Es un gran desafío utilizar el método de soldadura en frío en aplicaciones industriales debido a los contaminantes en el aire como el polvo metálico, las chispas del esmerilado en los talleres de fabricación y otras fuentes de contaminación cruzada.
- Las irregularidades moleculares a nanoescala pueden debilitar la unión de las piezas metálicas resultantes.
- La soldadura en frío funciona mejor con superficies planas, mientras que las formas irregulares son difíciles de lograr.
- Los procedimientos de soldadura en frío no pueden unir metales con contenido de carbono como el acero al carbono. Es posible conseguir uniones soldadas en frío sólo con metales no ferrosos dúctiles como cobre, aluminio, aleaciones de plata, plomo, oro, etc.
¿Para qué se utiliza la soldadura en frío?
La soldadura en frío es un proceso de soldadura de estado sólido que se utiliza en diversas industrias, incluidas la odontología, la electrónica, la automoción, la producción y la aeroespacial, para unir dos o más metales sin necesidad de calor o fusión. Este proceso es particularmente útil cuando se trabaja con sustancias inflamables o explosivas, ya que es un método seguro para unir metales. También se usa comúnmente al tender cables subterráneos donde existe peligro de gases inflamables, ya que la soldadura por arco o procesos similares pueden hacer que estos gases se enciendan.
¿Qué materiales se pueden soldar en frío?
La soldadura en frío se limita a materiales sin carbono y no ferrosos, pero la mayoría de los demás metales más blandos son adecuados para la soldadura en frío. Estos materiales incluyen cobre, aluminio, oro, plata y sus aleaciones, níquel, latón 70/30, zinc e incluso aleaciones como Aldrey, Tripple E y Constantan. El proceso de soldadura en frío también puede lograr soldaduras fuertes con las series de aluminio 2xxx y 7xxx, lo cual es imposible utilizando cualquier proceso de soldadura por arco.
Una de las ventajas más importantes de la soldadura en frío es su capacidad para unir metales diferentes. Por ejemplo, supera significativamente la calidad de unión lograda entre el cobre y el aluminio en comparación con procesos como la soldadura por fricción, la soldadura fuerte por llama o la soldadura por resistencia. El proceso de soldadura en frío resuelve el problema de la falla de la soldadura por fusión al unir aluminio y cobre al exprimir los óxidos y los espacios de aire y lograr una unión casi perfecta sin ningún calor que pueda afectar las características metalúrgicas de estos metales.
Posibles juntas de soldadura
Las juntas a tope y traslapadas funcionan mejor cuando se suelda en frío porque este proceso depende de la superficie de contacto. Para soldar alambres y tuberías se utilizan juntas a tope. Es fácil preparar los extremos recortando los cables o cortando las tuberías, lo que resalta una superficie metálica limpia y brillante en el área de contacto entre dos piezas, lo que le permite lograr una unión fuerte.
Al soldar en frío con una junta traslapada, hay que tener en cuenta la reducción del espesor del metal que se produce debido a la presión aplicada. Tu pieza soldada podría perder hasta un 50% de su espesor original, dependiendo del material. Esto debe calcularse con anticipación porque es posible que el producto terminado no cumpla con sus expectativas.
En resumen, la soldadura en frío es un proceso útil para unir metales sin necesidad de calor o fusión y se utiliza en diversas industrias, incluidas la odontología, la electrónica, la automoción, la producción y la aeroespacial. Los materiales que se pueden soldar en frío incluyen cobre, aluminio, oro, plata y sus aleaciones, níquel, latón 70/30, zinc e incluso aleaciones como Aldrey, Tripple E y Constantan. Las juntas a tope y traslapadas funcionan mejor cuando se suelda en frío, y el proceso de soldadura en frío puede lograr soldaduras fuertes con metales diferentes.
Conclusión
En conclusión, la soldadura en frío es un proceso de soldadura de estado sólido que existe desde la Edad del Bronce, pero que sólo recientemente ha ganado popularidad en la industria. Con la ayuda de modernas máquinas de soldadura en frío, las uniones soldadas a tope se pueden completar en segundos. La soldadura en frío es un proceso que no requiere energía térmica, lo que la convierte en una opción práctica cuando la soldadura por arco no es factible. A diferencia de la soldadura MIG o la soldadura láser, la soldadura en frío sólo requiere una superficie limpia y una presión potente. Aunque pueda parecer extraño para los soldadores novatos, la soldadura en frío es definitivamente posible y tiene muchas aplicaciones prácticas en la industria.
Preguntas frecuentes
¿En qué se diferencia la soldadura en frío de los métodos de soldadura tradicionales?
La soldadura en frío es un proceso de soldadura de estado sólido que no requiere calor ni fusión para unir dos o más metales. En cambio, la energía utilizada para crear una soldadura se presenta en forma de presión. En los métodos de soldadura tradicionales, como la soldadura por arco, el metal se licua para crear una unión. La soldadura en frío es un proceso de soldadura no térmico que da como resultado una unión fuerte sin alterar las propiedades del metal.
¿Cuáles son las aplicaciones de la soldadura en frío en diversas industrias?
La soldadura en frío tiene diversas aplicaciones en diferentes industrias. Se utiliza comúnmente en las industrias electrónica y aeroespacial para unir cables y piezas pequeñas. También se utiliza en la industria automotriz para reparar componentes de motores, como culatas agrietadas. La soldadura en frío también se utiliza en la industria médica para la cirugía ortopédica, donde se utiliza para fusionar fragmentos de hueso.
¿Se puede utilizar la soldadura en frío para unir metales diferentes?
Sí, la soldadura en frío se puede utilizar para unir metales diferentes. Sin embargo, los metales deben ser compatibles para que la unión sea exitosa. La soldadura en frío es más eficaz cuando se unen metales con propiedades similares.
¿Cuáles son los principales beneficios y limitaciones de la soldadura en frío?
El principal beneficio de la soldadura en frío es que no altera las propiedades del metal, lo que da como resultado una unión fuerte sin comprometer la integridad del metal. La soldadura en frío también es un proceso no térmico, lo que significa que no requiere calor, lo que la convierte en una alternativa más segura a los métodos de soldadura tradicionales. Sin embargo, la soldadura en frío tiene algunas limitaciones, no es adecuada para todos los metales y requiere una superficie limpia y precisa para una unión exitosa.
¿Cómo se aplica la tecnología de soldadura en frío a los equipos espaciales?
La tecnología de soldadura en frío es esencial en la industria aeroespacial, donde se utiliza para unir componentes pequeños como cables, conectores y sensores. En el espacio, los métodos de soldadura tradicionales no son prácticos debido a la ausencia de gravedad, lo que hace que la soldadura en frío sea el método preferido para unir componentes.
¿Qué consideraciones se necesitan para una soldadura en frío exitosa en cirugía ortopédica?
En cirugía ortopédica, una soldadura en frío exitosa requiere una alineación precisa de los fragmentos óseos y una superficie limpia para asegurar una unión fuerte. El cirujano debe tener un buen conocimiento de las propiedades del metal y de la presión adecuada que debe aplicar para crear una unión exitosa. La soldadura en frío es un procedimiento no invasivo, lo que la convierte en una alternativa más segura a los métodos quirúrgicos tradicionales.