Tecnología de soldadura por inducción
Principio de soldadura por inducción|Teoría
La soldadura fuerte y la soldadura blanda son procesos de unión de materiales similares o distintos mediante un material de aportación compatible. Los metales de aportación son el plomo, el estaño, el cobre, la plata, el níquel y sus aleaciones. Durante estos procesos sólo se funde y solidifica la aleación para unir los materiales base de la pieza de trabajo. El metal de aportación se introduce en la unión por capilaridad. Los procesos de soldadura se llevan a cabo a temperaturas inferiores a 450°C (840°F), mientras que las aplicaciones de soldadura fuerte se realizan a temperaturas superiores a 450°C (840°F) y hasta 1150°C (2100°F).
El éxito de estos procesos depende del diseño del conjunto, la holgura entre las superficies a unir, la limpieza, el control del proceso y la correcta selección del equipo necesario para realizar un proceso repetible.
La limpieza se obtiene normalmente introduciendo un fundente que cubre y disuelve la suciedad o los óxidos desplazándolos de la unión de soldadura fuerte.
En la actualidad, muchas operaciones se llevan a cabo en una atmósfera controlada con un manto de gas inerte o una combinación de gases inertes/activos para proteger la operación y eliminar la necesidad de fundente. Estos métodos han demostrado su eficacia en una amplia variedad de configuraciones de materiales y piezas, sustituyendo o complementando la tecnología de hornos atmosféricos con un proceso de flujo de piezas individuales justo a tiempo.
Materiales de aportación para soldadura fuerte
Los metales de aportación para soldadura fuerte pueden presentarse en una gran variedad de formas, tamaños y aleaciones en función del uso previsto. Cinta, anillos preformados, pasta, alambre y arandelas preformadas son solo algunas de las formas y aleaciones que pueden encontrarse.
La decisión de utilizar una aleación y/o una forma determinada depende en gran medida de los materiales de partida que se van a unir, la colocación durante el procesamiento y el entorno de servicio al que se destina el producto final.
El espacio libre afecta a la resistencia
La holgura entre las superficies a unir determina la cantidad de aleación de soldadura fuerte, la acción capilar / penetración de la aleación y, por consiguiente, la resistencia de la unión acabada. Las mejores condiciones de ajuste para las aplicaciones convencionales de soldadura fuerte de plata son de 0,002 pulgadas (0,050 mm) a 0,005 pulgadas (0,127 mm) de holgura total. En aluminio, la holgura suele ser de 0,004 pulgadas (0,102 mm) a 0,006 pulgadas (0,153 mm). Las holguras mayores de hasta 0,380 mm (0,015 pulgadas) suelen carecer de la suficiente acción capilar para una soldadura fuerte satisfactoria.
La soldadura fuerte con cobre (por encima de 1650°F / 900°C) requiere que la tolerancia de la unión se mantenga en un mínimo absoluto y, en algunos casos, que se ajuste a presión a temperatura ambiente para asegurar tolerancias mínimas de la unión mientras está a la temperatura de soldadura fuerte.
Teoría del calentamiento por inducción
Los sistemas de inducción ofrecen una forma cómoda y precisa de calentar rápida y eficazmente una zona seleccionada de un conjunto. Se debe tener en cuenta la selección de la frecuencia de funcionamiento de la fuente de alimentación, la densidad de potencia (kilovatios aplicados por pulgada cuadrada), el tiempo de calentamiento y el diseño de la bobina de inducción para proporcionar la profundidad de calentamiento necesaria en una unión de soldadura fuerte específica.
El calentamiento por inducción es un calentamiento sin contacto mediante la teoría del transformador. La fuente de alimentación es una fuente de corriente alterna a la bobina de inducción que se convierte en los devanados primarios del transformador, mientras que la pieza a calentar es el secundario del transformador. La pieza se calienta por la resistividad eléctrica inherente de los materiales de base a la corriente inducida que circula por el conjunto.
El paso de corriente a través de un conductor eléctrico (la pieza de trabajo) provoca un calentamiento, ya que la corriente encuentra resistencia a su flujo. Estas pérdidas son bajas en la corriente que fluye a través del aluminio, el cobre y sus aleaciones. Estos materiales no ferrosos requieren más potencia para calentarse que su homólogo de acero al carbono.
La corriente alterna tiende a fluir por la superficie. La relación entre la frecuencia de la corriente alterna y la profundidad a la que penetra en la pieza se conoce como profundidad de referencia del calentamiento. El diámetro de la pieza, el tipo de material y el grosor de la pared pueden influir en la eficacia del calentamiento en función de la profundidad de referencia.