Soldadura de cobre y sus aleaciones: métodos, tecnologías y equipos

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

El cobre y sus aleaciones se utilizan en diversos sectores de la economía. Este metal tiene demanda debido a sus propiedades fisicoquímicas, que también complican el procesamiento de su estructura. En particular, la soldadura de cobre requiere condiciones especiales, aunque el proceso se basa en tecnologías de tratamiento térmico bastante comunes.

Soldadura específica de piezas brutas de cobre

A diferencia de muchos otros metales y aleaciones, los productos de cobre se caracterizan por una alta conductividad térmica, lo que hace necesario aumentar la potencia térmica del arco de soldadura. Al mismo tiempo, se requiere una eliminación simétrica del calor del área de trabajo, lo que minimiza el riesgo de defectos. Otra desventaja del cobre es la fluidez. Esta propiedad se convierte en un obstáculo en la formación de techos y costuras verticales. Con grandes baños de soldadura, tales operaciones no son posibles en absoluto. Incluso pequeños volúmenes de trabajo requieren la organización de condiciones especiales con el uso de revestimientos restrictivos a base de grafito.y amianto.

La tendencia del metal a oxidarse también requiere el uso de aditivos especiales como geles de silicio, manganeso y fósforo en algunos modos con la formación de óxidos refractarios. Las características de la soldadura de cobre incluyen la absorción de gases, por ejemplo, hidrógeno y oxígeno. Si no elige el modo óptimo de exposición térmica, la costura resultará de mala calidad. Grandes poros y grietas permanecerán en su estructura debido a la interacción activa con el gas.

Interacción del cobre con las impurezas

Es necesario tener en cuenta la naturaleza de la interacción del cobre con diversas impurezas y elementos químicos en general, ya que en el proceso de soldadura de este metal, a menudo se utilizan electrodos y alambres de diferentes materiales. Por ejemplo, el aluminio puede disolverse en una fusión de cobre, aumentando sus propiedades anticorrosivas y reduciendo la oxidabilidad. Berilio: aumenta la resistencia mecánica, pero reduce la conductividad eléctrica. Sin embargo, los efectos específicos también dependerán de la naturaleza del entorno protector y del régimen de temperatura. Así, la soldadura de cobre a 1050 °C facilitará la entrada del componente de hierro en la estructura de la pieza con un coeficiente de alrededor del 3,5%. Pero en un régimen de unos 650°C, esta cifra se reducirá al 0,15%. Al mismo tiempo, el hierro como tal reduce drásticamente la resistencia a la corrosión, la conductividad eléctrica y térmica del cobre, pero aumenta su resistencia. De los metales que no afectan a tales piezas de trabajo, se pueden distinguir el plomo y la plata.

Métodos básicos de soldadura de cobre

Todos los métodos de soldadura comunes, incluidos el manual y el automático, están permitidos en varias configuraciones. La elección de uno u otro método está determinada por los requisitos para la conexión y las características de la pieza de trabajo. Entre los procesos más productivos se encuentran la electroescoria y la soldadura por arco sumergido. Si se planea obtener una costura de alta calidad en una sola operación, es recomendable recurrir a la tecnología de gas. Este enfoque para soldar cobre y sus aleaciones a bajas temperaturas crea condiciones favorables para la desoxidación y aleación de la pieza de trabajo. Como resultado, la costura se modifica positivamente y es duradera. Para cobre puro, se pueden utilizar técnicas de soldadura por arco con electrodos de tungsteno y gases de protección. Pero la mayoría de las veces trabajan con derivados del cobre.

¿Qué equipo se utiliza?

Los productos de precobre se pueden procesar en máquinas de torneado, rectificado y fresado para formar piezas en bruto dimensionales para soldadura. La industria también utiliza la técnica de corte por arco de plasma, que permite cortar con filos de corte casi perfectos. La soldadura directa de cobre se lleva a cabo mediante instalaciones de arco de argón, dispositivos semiautomáticos y dispositivos inversores. La fuerza actual del equipo puede variar de 120 a 240 A, dependiendo del tamaño de la pieza de trabajo. El grosor de los electrodos suele ser de 2,5 a 4 mm; de nuevo, depende de la complejidad y el volumen de trabajo.

Soldadura de cobre argón

Uno de los métodos más populares. En particular, se utiliza la técnica mencionada de soldadura por arco de argón, que implica el uso de electrodos de tungsteno. Durante el calentamiento, el cobre interactúa con el oxígeno, formando una capa de dióxido en la superficie de la pieza de trabajo. En esta etapa, la pieza de trabajo se vuelve flexible y requiere la conexión de un electrodo no consumible. Por ejemplo, las varillas de la marca MMZ-2 brindan una calidad de soldadura óptima cuando se suelda cobre con argón con medios protectores. Si no se establece la tarea de una fuerte penetración de la pieza de trabajo, se puede usar una versión liviana de soldadura en un entorno de nitrógeno. Este es un buen método de acción térmica a bajos voltajes, pero se puede lograr un efecto aún mayor en términos de calidad de soldadura usando gases combinados. Los soldadores experimentados, por ejemplo, suelen utilizar mezclas con un 75 % de argón.

Soldadura a gas

En este caso, se utiliza un medio de oxígeno y acetileno, por lo que la temperatura de la llama aumenta significativamente. En el proceso de trabajo, se utiliza un quemador de gas. Esta máquina es buena en su desempeño, pero sus limitadas opciones de ajuste no le permiten afinar los parámetros del baño de soldadura.

A menudo se usa y el método de exposición térmica dividida con la conexión de dos quemadores. Uno sirve para calentar el área de trabajo y el segundo, directamente para la soldadura con gas de la pieza de trabajo objetivo. Este enfoque se recomienda para láminas de 10 mm de espesor. Si no hay un segundo quemador,luego puede realizar un calentamiento de dos lados a lo largo de la línea de la futura costura. El efecto no es de tan alta calidad, pero se realiza la tarea principal.

Permite la técnica de soldadura por gas y la inyección de fundente para obtener una estructura de unión limpia. En particular, se utilizan fundentes gaseosos, como soluciones azeotrópicas de éter metílico de boro con metilo. Los vapores activos de tales mezclas son enviados al quemador, modificando las características del baño de soldadura. La llama en este punto adquiere un tinte verdoso.

Características de la soldadura con electrodo de carbono

Método de soldadura por arco óptimo para aleaciones de cobre. Su principal característica distintiva se puede llamar ergonomía y versatilidad, al menos en todo lo relacionado con la mecánica de la realización de acciones físicas por parte del operador. Por ejemplo, un soldador puede realizar manipulaciones directamente en el aire, utilizando un conjunto mínimo de equipos auxiliares de protección. Esto se debe al hecho de que los electrodos de carbono durante el proceso de calentamiento emiten una cantidad suficiente de energía térmica, sobre la cual se suelda cobre de baja potencia. El proceso resulta ineficiente, pero la conexión adquiere todas las cualidades mecánicas necesarias.

Soldadura por arco manual

La tecnología de este método de soldadura implica el uso de electrodos revestidos. Esto significa que la conexión recibirá características de resistencia decentes; sin embargo, la composición de la estructura del producto diferirá en última instancia de la pieza de trabajo principal. Los parámetros de modificación específicos están determinados por las propiedades de los desoxidantes de aleación,que están presentes en el revestimiento del electrodo. Por ejemplo, en la composición activa se pueden usar componentes como ferromanganeso bajo en carbono, espato flúor, polvo de aluminio, etc.. Esta tecnología de soldadura de cobre y la producción independiente de recubrimientos permiten. Por lo general, se usa una mezcla seca para esto, que se amasa en vidrio líquido. Tal recubrimiento hace que la costura sea más densa, pero la conductividad eléctrica de la estructura se reduce significativamente. El proceso general de soldadura con electrodos revestidos se caracteriza por una gran salpicadura, lo que no es deseable para el cobre.

Soldadura por arco sumergido

El fundente mismo para soldar con cobre es necesario como estabilizador del arco y, lo que es más importante, como barrera protectora contra los efectos negativos del aire atmosférico. El proceso se organiza mediante electrodos de grafito o carbono no consumibles, así como con varillas consumibles bajo fundente cerámico. Si se utilizan consumibles de carbono, los electrodos para soldadura de cobre se afilan para formar una punta plana en forma de espátula. También se suministra un material de relleno hecho de tombac o latón al área de trabajo desde el lateral; esto es necesario para desoxidar la estructura de la costura.

El funcionamiento se realiza en corriente continua con calentamiento. Varias barreras de protección mantienen la estructura básica de la pieza de trabajo, aunque la mayoría de los soldadores experimentados buscan mejorar la composición del material con alambre de aleación. Nuevamente, para evitar flujos de fusión no deseados, se recomienda proporcionar inicialmente un sustrato de grafito,que también actuará como una forma para el flujo. La temperatura de funcionamiento óptima para este método es de 300-400 °C.

Soldadura por arco protegido

Los eventos de soldadura con la conexión de inversores y otros dispositivos semiautomáticos se realizan en medios gaseosos con alimentación de alambre. En este caso, además de argón y nitrógeno, se puede usar helio, así como varias combinaciones de mezclas de gases. Las ventajas de esta técnica incluyen la posibilidad de penetración efectiva de piezas gruesas con un alto grado de conservación de las propiedades mecánicas de la pieza.

El poderoso efecto térmico se explica por los flujos de plasma altamente eficientes en un medio gaseoso en llamas, pero estos parámetros también estarán determinados por las características de un modelo de inversor en particular. Al mismo tiempo, la técnica de soldadura de cobre por arco de argón es más preferible en relación con piezas de trabajo con un espesor de 1-2 mm. En cuanto a la función protectora del medio gaseoso, no se puede confiar completamente en ella. Queda el riesgo de óxidos, porosidad y los efectos negativos de los aditivos del alambre. Por otro lado, el entorno de argón protege eficazmente la pieza de trabajo de la exposición al oxígeno del aire.

Conclusión

El cobre tiene muchas características que lo distinguen de otros metales. Pero incluso dentro del grupo general de sus aleaciones hay muchas diferencias, que en cada caso requieren la búsqueda de un enfoque individual para elegir la tecnología óptima para formar una costura. Por ejemplo, la soldadura con gas es adecuada en los casos en los que necesita obtener una conexión fuerte en una pieza de trabajo grande. Sin embargo, los recién llegadoseste método no se recomienda debido a los altos requisitos de seguridad para trabajar con quemadores y cilindros de gas. Las operaciones de soldadura de formato pequeño de alta precisión se confían a máquinas semiautomáticas convenientes y productivas. Un operador sin experiencia también puede manejar dicho equipo, controlando completamente los parámetros del flujo de trabajo. No te olvides de la importancia de los medios gaseosos. Se pueden usar no solo como aislante de la pieza de trabajo durante la soldadura, sino también como una forma de mejorar algunas de las propiedades técnicas y físicas del material. Lo mismo se aplica a los electrodos, que pueden contribuir a un efecto de aleación positivo.