SOLDADURA TMA
<< Trabajo de Inves gación >>
Integrantes: Carlos Arguedas Marín.
Alvaro Alpízar Torres.
Jean Carlo Espinoza Porras.
Grupo: TMA21 – C
Instructora: Ana Elena Brenes Arias.
Fecha: 12 de Junio, 2023.
Definición de soldadura blanda
La soldadura blanda (“soldering”) es el proceso de unión de dos piezas mediante
calor y un material de aportación que se funde a una temperatura por debajo de
los 450ºC (y por debajo del punto de fusión de las piezas a ser soldadas y la
soldadura fuerte es a partir de dicha temperatura.
Tiene como objetivo unir, permanentemente, piezas de distintos o iguales
materiales (Con alta resistencia), es ideal para simplificar operaciones mecánicas
y hacer producciones sencillas.
La soldadura blanda es un tipo de soldadura de estado sólido, consiste en
el proceso de unión de dos o más piezas, normalmente metales, con una
aleación eutéctica de estaño/plomo (Aunque esto último dependerá del tipo de
soldadura blanda que se aplique).
Introducción
¿Qué es una soldadura? Es lo primero que tendríamos que saber. La soldadura es
un proceso de fijación en donde se realiza la unión de dos o más piezas de un
material (generalmente metales o termo-plásticos), usualmente logrado a través
de la coalescencia (fusión), en la cual las piezas son soldadas fundiendo, se
puede agregar un material de aporte (metal o plástico), que, al fundirse, forma un
charco de material fundido entre las piezas a soldar (el baño de soldadura) y, al
enfriarse, se convierte en una unión fija a la que se le denomina cordón. Suele
estar relacionada con la calderería.
La mayoría de uniones se realizan por la propiedad de “Capilaridad”, la cual
explicaremos más adelante.
En el presente trabajo hablaremos y aprenderemos el uso de la soldadura,
centrándonos en la blanda ya que habría que diferenciar de la soldadura fuerte,
cuyas aplicaciones y temperatura de fusión son diferentes.
Historia
Hay evidencia de que la soldadura se empleó hace 5 000 años en Mesopotamia.
Se cree que la soldadura blanda y la soldadura fuerte se originaron muy temprano
en la historia de la metalurgia, probablemente antes del 4000 a. C. Las espadas
sumerias de 3000 a. C. se ensamblaron mediante soldadura blanda.
Históricamente, la soldadura se usó para fabricar joyas, utensilios y herramientas
de cocina, ensamblar vidrieras, así como otros usos.
Capilaridad
Es una propiedad de los fluidos que depende de su tensión superficial, la cual,
a su vez, depende de la cohesión del fluido, y que le confiere la capacidad de subir
o bajar por un tubo capilar.
Cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que la fuera
intermolecular o cohesión intermolecular es menor que la adhesión del líquido con
el material del tubo; es decir, es un líquido que moja. El líquido sigue subiendo
hasta que la tensión superficial es equilibrada por el peso del líquido que llena el
tubo. Este es el caso del agua, y esta propiedad es la que regula parcialmente su
ascenso dentro de las plantas, sin gastar energía para vencer la gravedad.
Sin embargo, cuando la cohesión entre las moléculas de un líquido es más
potente que la adhesión al capilar, como el caso del mercurio, la tensión superficial
hace que el líquido descienda a un nivel inferior y su superficie es convexa.
La capilaridad se produce debido a la existencia de dos tipos de fuerzas
diferentes: las fuerzas cohesivas que son las fuerzas entre las moléculas del
líquido y adhesivas que son las fuerzas que operan entre las moléculas del líquido
y el capilar. El hecho de que las fuerzas adhesivas en el agua sean mayores que
las cohesivas, se manifiesta también en la formación de un menisco cóncavo
(redondeado hacia abajo) en el extremo de la columna. Cuando las fuerzas
cohesivas son mayores que las adhesivas, como en el caso del mercurio, se forma
un menisco convexo (redondeado hacia arriba).
Aplicaciones
Tiene gran cantidad de aplicaciones, desde la fabricación de juguetes hasta
motores de aviones y vehículos especiales. En general se utiliza para la unión de
piezas de pequeño tamaño, de diferentes materiales, donde sería muy difícil
utilizar un proceso de soldadura por fusión. La soldadura blanda se suele utilizar
en componentes electrónicos, piezas ornamentales y piezas de intercambio de
calor.
Es de las más utilizadas en el mundo de la fontanería y las instalaciones de gas a
baja presión.
Las 5 Características fundamentales de la soldadura blanda:

Requiere de metal de aportación: Esta técnica de soldadura va a
requerir de un metal de aporte, es decir, un componente que servirá
para fusionar o rellenar los metales e imperfecciones de la soldadura.

Solo se puede aplicar a temperaturas menores de 450º: Esto es
porque si supera esta medida ya no estaríamos hablando de soldadura
blanda, sino que pasaría a ser soldadura fuerte.

Es muy usada en la fabricación de objetos pequeños: Esto incluye
desde juguetes hasta motores para cualquier tipo de vehículo, en
electrónica también es muy popular, puesto que es idónea para
materiales cuya función es el intercambio de calor.

Es un proceso fácil de automatizar: Ha sido muy fácil de
implementar, tanto en cadenas de montajes automáticos, como en
simples empresas de construcción o reparación.

Puede llegar a ser complicada: Aunque depende muchísimo de la
pieza, en algunos casos la preparación puede resultar cara y difícil de
aplicar, sobre todo por la cantidad de materiales que requiere.
Propiedades de la soldadura blanda
La resistencia de estas uniones a esfuerzos cortantes o de cizalla, a temperatura
ambiente, dependen de:




La distancia entre los metales que se han de unir.
La temperatura de soldadura.
El tiempo de calefacción.
La composición de los metales que se desea soldar.
Las propiedades de la unión varían si la aleación de aportación se alea o no con
los metales base. La distancia entre los metales que se desea unir puede variar
bastante.
Normalmente no se recomienda la soldadura blanda para unir aluminio, pues para
ello ya se utilizan otros métodos. Para soldar zinc o acero galvanizado no debe
estar presente el antimonio en el metal de aportación, ya que forman una
combinación difícilmente fusible.
Equipo de soldadura y herramientas necesarias
Las herramientas necesarias son:

Sierra especial para metales o Cortatubos. En donde meteremos el
tubo entre los dos rodillos, para que el corte sea limpio y preciso,
obteniendo así un corte siempre perpendicular al eje, evitando de esa
forma el exceso de rebabas y obtener un corte limpio y a escuadra.

Escariador. Eliminación de rebabas para evitar pérdidas de carga y de
caudal consiguiendo que se acople bien con el accesorio, evitando las
obstrucciones en la zona de turbulencias. Recalibrado de los extremos.
Para evitar desperfecto y obtener la soldadura optima.
Equipos de soldadura
Existen diversas formas de conseguir este foco de calor: mediante hornos,
bobinas de inducción, aunque entre los más comunes y fáciles de usar, están los
llamados soldadores de estaño o eléctricos, y los sopletes de gas.
Los dispositivos de soldadura más comunes son los denominados soldadores de
estaño, se especifican según su potencia en vatios dependiendo del tipo de trabajo.
Asimismo, la forma y tamaño de la punta también dependerá del trabajo a realizar.
Los tipos más comunes de soldadores son: soldador de lápiz (cautín), soldador
industrial, pistola de soldar.
Un soldador de estaño:
Es un dispositivo que, mediante el efecto Joule, convierte la energía eléctrica en
calor. Por lo tanto, es un soldador eléctrico, y los hay de varios tipos:
• Soldador de resistencia, donde su extremo, generalmente de cobre, dispone de
una resistencia eléctrica que le permite mantenerse a una temperatura constante.
En función del uso a que se destine, el extremo del soldador podrá tener forma de
un martillo, de varilla o de punta. Generalmente, los soldadores de punta fina se
utilizarán para trabajos de soldadura entre componentes de electricidad y
electrónica, mientras que los de punta gruesa se utilizarán en otros trabajos de
soldadura que implique superficies más grandes.
• Soldador instantáneo de tipo pistola, cuyo extremo permite alcanzar la temperatura
necesaria rápidamente.
Además de los soldadores eléctricos, la fusión del fundente y del metal de
aportación se puede conseguir mediante la llama que genera un soplete.
En este caso, se puede utilizar como gas combustible el acetileno, propano, gas
natural o gas ciudad, y como comburente, aire u oxígeno puro que puede ser
suministrado en botellas a presión. Evidentemente, la llama producida con oxígeno
puro será de mayor temperatura que si se empleara sólo aire. Y de entre todas, la
llama producida por la combustión del acetileno con el oxígeno es la que producirá
la temperatura más alta.
Equipo de soldadura blanda por soplete:

Soplete de gas.

Botella azul de propano.

Tubería de goma.

Válvulas de control.

Pasta limpiadora o decapante.
Equipo moderno para soldadura blanda por horno:
La soldadura blanda de aluminio en atmósfera controlada (CAB) utilizando un
fundente no corrosivo, es el proceso preferido para la fabricación de
intercambiadores de calor de aluminio en la industria automotriz.
Función: para soldadura blanda.
Configuración: de mufla, de túnel.
Fuente de calor: eléctrico, de gas.
Atmósfera: en atmósfera controlada.
Otras características: continuo, automático, horizontal, a medida, de laboratorio,
para aluminio.
Temperatura máxima: 600 °C (1.112 °F)
Aleaciones usadas en la soldadura blanda
Las soldaduras blandas como ésta pueden utilizarse para soldar cobre y la mayoría
de las aleaciones de cobre, aleaciones de níquel, plomo y acero.
Esta soldadura blanda de propósito general presenta un variado rango de fusión, y
se utiliza para aplicaciones automotrices, de radiador, de reparación de desagües y
aplicaciones eléctricas.
}
Material de aportación
Metal que se añade al base a la hora de soldar. Este tiene que contar con las
siguientes características:

Tiene que tener la capacidad para ser bañado en agua.

Contar con una temperatura de fusión aceptable, y que su
distribución una vez caliente sea bastante fluida.

Su unión ha de cumplir una serie de requisitos como una determinada
resistencia mecánica y alguna que otra propiedad anticorrosiva.

El metal de aportación debe reaccionar al metal base con el que
vamos a soldar sin que se forme ningún otro compuesto que disminuya
la resistencia de la soldadura.
Tienes que saber que cada material de aportación cuenta con un rango de
temperatura diferente y que se suele vender como carretes de hilo, barras o
pastas.
Se emplea una aleación de estaño y plata, en forma de varilla, o en carrete cuya
temperatura de fusión ronda los 250 ºC
Según la norma UNE-EN ISO 9453, sólo son aptas para su utilización en
instalaciones de agua potable, calefacción, solar térmica y de gas a baja presión
las aleaciones que tengan un punto de fusión superior a 220 ºC y que estén
exenta de contenido en plomo.
En este sentido las únicas aleaciones que cumplen estas características son las
siguientes: Nº 402: Sn97Cu3, Nº 702: Sn96Ag4, Nº 703: Sn97Ag3, Nº 704:
Sn95Ag5.
Se utiliza cada material de aportación para un rango de temperaturas determinado, el metal
de aportación debe interaccionar con el metal base con el que se va a utilizar.
Sin embargo, no debe formar ningún compuesto que disminuya la resistencia de la unión.
El material de aportación se comercializa en forma de barras, pastas o carretes de hilo. Los
materiales de aportación más comunes en la soldadura blanda son los siguientes:

Estaño y plomo: Probablemente el más popular y usado por los
soldadores.

Estaño–Antimonio-Plomo: Se añade antimonio porque mejora las
propiedades mecánicas del material de aportación.

Estaño y plata: Para piezas más pequeñas y delicadas.

Estaño y zinc: El más común para soldar aluminio.

Estaño y bismuto: muy popular en el área de la electrónica.

Plata y Plomo: Para fundir cobre o barras de acero, tiene la capacidad
de humidificar el plomo.

Cadmio y plata; Para unir cobre y aluminio con aluminio, aunque esta
última es menos común. Resiste temperaturas muy elevadas.

Cadmio y zinc: ideal para unir aluminio.

Zinc y Aluminio: De nuevo para aluminio solo que esta última le
otorga una gran resistencia a la corrosión.
En la siguiente tabla, se muestran algunos de los materiales de aporte más comunes
con su respectiva temperatura de fusión y sus principales aplicaciones.
El Decapante
Es una sustancia acuosa ácida para soldaduras, que ataca el óxido de la
superficie de los metales, permitiendo que la aleación de estaño/plomo fluya
libremente sobre el área de contacto. Evita la formación de óxido durante el
proceso de calentamiento de las superficies, neutralizando la acción del oxígeno
presente en el aire. También, permite realizar soldaduras firmes, ligando
íntimamente terminales, cables y contactos, obteniendo soldaduras brillantes.
Facilita soldaduras sobre superficies difíciles como pilas, baterías y superficies con
recubrimientos metálicos especiales
.
Técnica y proceso

A continuación, te explicaremos paso a paso como realizar la técnica
de soldadura blanda con todos sus detalles, trucos y técnicas más
guardadas, recuerda que hablaremos del proceso normal, con dos
metales comunes.

La limpieza: Antes de empezar tenemos que limpiar de una
forma muy concreta los materiales que vamos a unir, ya que
esta técnica de soldadura solo funcionará bien si las
superficies están limpias.

Recuerda tener en cuenta la presencia de
contaminantes ya que pueden llegar a interferir
en la distribución de capilaridad y en la unión de
los metales

Ten en cuenta la grasa, ya que cuando vayas a
calentar mucho los metales, esta creará una capa
que interferirá en la unión y en la distribución de
los materiales.

Lo mejor para realizar esta limpieza es usar
disolventes, soluciones en agua, alcalinas y
limpiadores de vapor. No obstante, el tipo de
disolvente variará dependiendo del tipo de
contaminante.

Comprobar la temperatura: Nuestro soldador necesita
adquirir una temperatura determinada, ni muy alta ni muy
baja, para saber si estamos con la temperatura adecuada
tienes que acercar el hilo de estaño a la punta, si se funde,
esta listo.

Caldear las piezas: Para este paso lo único que tienes que
hacer es acercar la punta del soldador a los metales o a las
ambas piezas. Mantenlo durante unos segundos y en nada
estará listo.

Si quieres un pequeño truco de soldador, lo mejor
para calentar es poner en la punta del soldador
un poquito de estaño, así la transmisión de calor
será muchísimo más fácil.

Fundir las piezas: Ahora vamos a unir las piezas, para ello
acerca el hilo de estaño al soldador junto con la pieza o
metal que vamos a soldar, al poco rato el estaño se fundirá y
se repartirá de forma uniforme por todas las zonas
candentes.

Retira el estaño: Cuando veamos que ya hemos aportado
el suficiente estaño es momento de retirarlo, pero
manteniendo el soldador durante un par de segundos.

Recuerda mantener no mover las piezas hasta
que se enfríe el estaño, cuando se haya
solidificado ya podremos moverlas.

Ni se te ocurra soplar la soldadura ya que lo
único que conseguirás será un soldado
prematuro, dando como resultado un acabado
defectuoso, mate y muy poco competente.

Comprueba la pieza soldada, mira si queda
brillante, sin poros y, en definitiva, en buen
estado.
Defectos y anomalías
Los defectos más comunes en este tipo de soldadura son:

No tener un corte perpendicular

Falta de material de aportación, debido a una falta de distribución por
capilaridad.

Metal de aportación no adecuado o defectuoso.

Tiempo de soldadura muy corto.

Limpieza de las piezas a unir inadecuada.

Poca cantidad de fundente o, que sea inadecuado.

Oxidación del metal base.

Separación excesiva entre piezas.

Excesiva cantidad de metal de aportación o inadecuado o en lugar no
deseado.

Temperatura demasiado elevada.

Tiempo de soldadura excesivo.
Atmósferas controladas
Las atmósferas se emplean para prevenir la formación de óxidos durante el
proceso de soldado, y en muchos de los casos, reducir la presencia de óxidos,
para que el metal de aportación pueda mojar y fluir mejor sobre el metal base
limpio.
El empleo mayoritario de atmósferas controladas se da en hornos. Cuando ésta se
utiliza, se suele prescindir de la limpieza post-soldadura, aunque si se utiliza
fundente, sí será necesaria la limpieza.
En uniones de alta calidad es siempre aconsejable la realización de la unión en
atmósferas controladas.
Las atmósferas que se utilizan son:

Dióxido de carbono.

Monóxido de carbono.

Hidrógeno.

Nitrógeno.
Hay que tomar las precauciones necesarias para el empleo de ciertos gases, bien
por ser tóxicos, explosivos o cualquier otra causa que pueda ser dañina para la
salud.
Técnica de soldeo en soldaduras blanda
Existen distintos métodos para realizar la soldadura blanda:










Soldadura blanda con soplete
Soldadura blanda en horno
Soldadura blanda por inducción
Soldadura blanda por resistencia
Soldadura blanda por inmersión
Soldadura blanda por infrarrojos
Soldadura blanda con soldador de cobre
Soldadura blanda por ultrasonido
Soldadura blanda con pasta
Soldadura blanda con olas
La soldadura blanda realizada por inducción presenta una serie de ventajas frente
a estos otros métodos.
Soldadura blanda por inducción:
Es un sistema eléctrico que genera ondas electromagnéticas para calentar las
piezas. Cuando se alcanza la temperatura óptima es posible realizar la unión
mediante la aportación de un metal con el punto de fusión más bajo. Te
explicamos cómo funciona este proceso a continuación.
¿Cómo se produce la soldadura de inducción?
Las máquinas de soldadura por inducción utilizan la corriente alterna para crear
un campo magnético. Por medio de las llamadas corrientes de Eddy se genera
suficiente calor como para fundir el metal de aportación y unir ambas piezas.
Estos aparatos tienen entre sus componentes un transformador, un oscilador y
una bobina unida al equipo por un cable grueso. Al pasar la electricidad por la
bobina se genera una corriente inducida que, por la ley de Faraday, crea un
campo electromagnético en las piezas metálicas que se encuentran en su campo
de acción. Este efecto es el que produce el calor.
Soldadura blanda con soplete:
En este caso, la aportación de calor se realiza mediante la llama generada por un
soplete de gas.
Como gas combustible se puede emplear acetileno, propano o gas natural, y como
gas comburente, aire u oxígeno puro, consiguiéndose en este último caso mayor
temperatura en la llama.
A la hora de ejecutar una soldadura blanda, antes de proceder al calentamiento
habrá que realizar un decapado previo para la limpieza de las superficies a unir.
Posteriormente hay que aplicar una sustancia previa, el fundente o flux, sobre las
superficies por donde se realizará la unión, con objeto de facilitar el mojado por parte
del metal de aporte.
Una vez encendida la llama, y cuando se alcance la temperatura adecuada en el
metal base (el fundente se habrá fundido completamente), se depositará el material
de aporte fundido entre las partes a unir, el cual fluirá por capilaridad y se irá
introduciendo por los huecos, rellenando el espacio que queda entre las piezas.
Cuando se perciba que el metal de aportación esté fluyendo por capilaridad por
entre la zona de unión, entonces será el momento de retirar la llama. Una vez se
haya solidificado el material de aporte, la soldadura entre las piezas quedará hecha.
El soplete generalmente dispone de un sistema de regulación de los gases de salida
(combustible y comburente) de manera que se pueda ajustar la llama. En general,
se preferirá una llama tipo reductora que aminore las posibilidades de oxidación del
metal base durante el proceso.
Soldadura blanda con horno:
El calentamiento del metal de aportación se consigue mediante la llama de un
soplete. La soldadura puede llevarse a cabo con uno o más sopletes y puede ser
manual o no. Es necesario aplicar un fundente para realizar el decapado. En
general, el metal de aportación se va introduciendo manualmente entre las partes a
unir.
Se puede utilizar como combustible: acetileno, propano, gas natural o gas ciudad, y
como comburente (aire u oxígeno). La llama producida con oxígeno será de mayor
temperatura que si se empleara aire, el gas quemado en el aire produce una llama
de baja temperatura, sin embargo, el acetileno en oxígeno produce la temperatura
más alta.
Se puede ajustar la llama para conseguir una soldadura satisfactoria, muchas veces
se prefiere una llama reductora. Una excepción es el caso del cobre no desoxidado
ya que para su soldadura es necesaria una llama oxidante o neutra. El ajuste de la
llama oxiacetilénica es fácil ya que se puede tener diferentes llamas por simple
observación. La llama producida con otros combustibles es más difícil de distinguir.
La fusión del fundente será una indicación de que se está alcanzando la temperatura
de soldadura. En el momento en que el fundente esté completamente fundido, se
aplicará el metal de aportación. Cuando el metal de aportación fluya por la unión,
cesará el calentamiento.
Ventajas de la soldadura blanda

Proporciona una unión permanente, convirtiendo las partes soldadas
en una sola unidad.

La unión soldada puede ser más fuerte que los materiales originales, si
se usa un material de relleno que tenga propiedades de resistencia
superiores a la de los metales originales y se aplican las técnicas
correctas de soldar.

La soldadura es la forma más económica y ligera de unir
componentes, siendo el ensamble mecánico (adición de remaches y
tuercas) más pesado que la soldadura.

La soldadura no se limita al ambiente de fabricación, sino que también
se puede realizar en espacios abiertos.

Requiere de metal de aportación.

Solo se podrá aplicar a temperaturas menores de 450 º C.

Es muy usada en la fabricación de objetos pequeños.

Es un proceso fácil de automatizar.

Pude llegar a ser complicado.

Mayor eficiencia del proceso.

Calor rápido y localizado.

Control de temperatura.

Ahorro de energía.

La oxidación es menor.

Creación de juntas limpias, precisas y controlables.

Tecnología no contaminante, limpia y segura.

Conservación de recubrimientos de los materiales base.

El proceso elimina la deformación y otros cambios no deseados
metalúrgicos en diferentes regiones de las piezas a soldar.
Inconvenientes de la soldadura blanda

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

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




Produce uniones de baja resistencia en comparación con la soldadura por
fusión y la soldadura fuerte, por lo que el método no es adecuado para
aplicaciones que deben soportar grandes cargas.
Las uniones de soldadura blanda no son adecuadas para aplicaciones a
altas temperaturas.
El método no se puede utilizar para unir secciones de gran tamaño.
Los fundentes pueden contener componentes tóxicos.
Tiempo de soldadura muy corto.
Excesiva cantidad de metal de aportación donde no se desea.
Corrosión del metal base por el metal de aportación que reduce el espesor
del material base.
Temperatura o tiempo de soldadura excesivos debido a una mala técnica o
a un fallo en el control.
Excesiva cantidad de metal de aportación.
Utilización del metal de aportación muy cerca del límite superior de su
rango de temperaturas.


Metal de aportación no adecuado.
Es una soldadura poco efectiva en piezas de grandes dimensiones o en
soldaduras de gran tamaño, por lo que su uso de delimita a soldaduras
pequeñas.
Conclusiones

La soldadura blanda es muy útil sobre todo para materiales de bajo
carbono y eléctricos, asi como en placas electrónicas y circuitos.

La soldadura blanda tiene gran cantidad de aplicaciones, desde la
fabricación de juguetes hasta de motores de aviones y vehículos
espaciales.

En general se utiliza para la unión de piezas de pequeño tamaño, piezas de
diferentes materiales, donde sería muy difícil utilizar un proceso de
soldadura por fusión.
Bibliografía
https://www.solyman.com/soldadura-induccion/
http://www.ghinduction.com/process/soldadura-blanda/?lang=es
https://soldaduras.online/blandas/
https://docplayer.es/11384513-Soldadura-blanda-y-de-explosion.html
https://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn49.html