En el ámbito de la metalurgia, hay dos técnicas que destacan por su precisión y fiabilidad: La SOLDADURA FUERTE y BLANDA.
Ambos métodos consisten en unir piezas metálicas sin fundir los metales base, utilizando un metal de aporte para unir las piezas. Aunque comparten similitudes, sus distintas características los hacen adecuados para una gran variedad de aplicaciones en todos los sectores.
La soldadura blandaes un proceso que implica el uso de un metal de aportación (soldador) con un punto de fusión inferior a 450 °C. Esta técnica se valora por su capacidad para crear uniones fuertes y conductoras de la electricidad, lo que la convierte en piedra angular de la industria electrónica. Desde placas de circuitos impresos hasta conexiones de cables, la soldadura es sinónimo de precisión y durabilidad.
La soldadura fuerte, por su parte, utiliza metales de aportación cuyo punto de fusión es superior a 450 °C pero inferior al punto de fusión de los metales base. La acción capilar del metal de aportación fundido entre las piezas estrechamente unidas crea una unión fuerte y estanca. Este proceso se utiliza ampliamente en la fabricación de herramientas, componentes de automoción y diversas estructuras metálicas, ya que ofrece robustez y resistencia a altas temperaturas.
La unión químico-física entre los materiales puede ser de metal con metal o de aislante con metal. Esta unión debe ser robusta, resistente a altas temperaturas y compatible con condiciones de vacío.
Si un componente electrónico se expone al vacío o a altas temperaturas, la presencia de fundente puede tener efectos nocivos. El fundente, formado por ácidos y sales, pasa a estado gaseoso debido a su elevada presión de vapor. La posterior condensación del fundente en los aislantes puede crear vías conductoras, dando lugar a corrientes de fuga que pueden comprometer la integridad del costoso componente. Lamentablemente, los fundentes más activos (y, por tanto, más corrosivos) tienden a producir las uniones más estables. Algunas propiedades de los materiales, como la resistencia al vacío, no se consiguen en condiciones atmosféricas normales de fabricación. Otro problema notable de las atmósferas convencionales es la inevitable incorporación de impurezas gaseosas en la superficie de la unión.
La solución a este problema reside en el uso de técnicas de soldadura de alto vacío y de soldadura fuerte. En ambos métodos, la unión entre los dos materiales diferentes se crea utilizando una tercera sustancia metálica, conocida como material de aporte de la soldadura fuerte o blanda. La principal diferencia entre la soldadura fuerte y la soldadura blanda es que la primera implica principalmente una unión reversible, mientras que la segunda conduce a la difusión irreversible de los materiales, lo que da lugar a una unión mucho más fuerte. Todo el proceso se lleva a cabo en un entorno de alto vacío (HV) o ultra alto vacío (UHV). Estos entornos eliminan el riesgo de oxidación y permiten utilizar soldaduras sin fundente.
Izquierda: Unión convencional con impurezas gaseosas incorporadas.
Derecha: Unión producida mediante soldadura de alto vacío y soldadura fuerte prácticamente sin impurezas.
Para cumplir los requisitos de vacío específicos del cliente para soldadura fuerte y blanda, la tasa de fuga puede minimizarse a menos de 10-3 mbar·l/s y puede conectarse un sistema de bomba de alto vacío. Dado que la transferencia de calor en el vacío se produce únicamente por radiación térmica, tal como se describe en la ley de radiación de Planck, la consecución de una uniformidad óptima de la temperatura dentro de la zona caliente depende de un diseño del horno altamente simétrico. Esta consideración de diseño es crucial para garantizar una distribución uniforme del calor y, por tanto, para la calidad del proceso de soldadura fuerte.
10 – 10-2 mbar
10-2 – 10-3 mbar
10-5 – 10-6 mbar
Para cumplir los requisitos de vacío específicos del cliente para soldadura fuerte y blanda, la tasa de fuga puede minimizarse a menos de 10-3 mbar·l/s y puede conectarse un sistema de bomba de alto vacío. Dado que la transferencia de calor en el vacío se produce únicamente por radiación térmica, tal como se describe en la ley de radiación de Planck, la consecución de una uniformidad óptima de la temperatura dentro de la zona caliente depende de un diseño del horno altamente simétrico. Esta consideración de diseño es crucial para garantizar una distribución uniforme del calor y, por tanto, para la calidad del proceso de soldadura fuerte.
Mediante la circulación del gas a través de la retorta que lleva incorporado un intercambiador de calor. El recipiente refrigerado por agua acelera la velocidad de enfriamiento en los hornos de vacío de pared fría.
Al levantar la campana y soplar aire frío sobre la retorta de cuarzo se acelera el enfriamiento y se acortan los tiempos de ciclo.
Mediante refrigeración por aire de la retorta desde el exterior con un ventilador de canal lateral. Esta sencilla técnica reduce 4 veces el tiempo de enfriamiento.
Abriendo brevemente el horno se reduce la temperatura mediante enfriamiento natural por aire. Opcionalmente, se puede utilizar un ventilador para acelerar el enfriamiento. Tenga en cuenta, no obstante, que aumentará el desgaste del aislamiento y de los calefactores.
Las piezas fabricadas mediante soldadura fuerte y blanda pueden ser recocidas al vacío o en atmósfera de gas para garantizar una unión estable. Las tensiones en la unión entre dos materiales debilitan sus enlaces, reducen su calidad e incluso provocan fallos.
QATM, por ejemplo, ayuda a mantener la alta calidad de las piezas soldadas. Con sus productos de corte, embutición, ataque químico y análisis de fase, QATM es el socio perfecto para la materialografía de piezas fabricadas mediante técnicas de soldadura fuerte y blanda.
En la soldadura fuerte y blanda, las piezas metálicas se unen sin que se fundan los metales base. Se utiliza un metal adicional para unir las piezas. Por lo tanto, se aplican temperaturas de hasta 1600 °C.
La soldadura tiene lugar a una temperatura inferior a 450 °C, la soldadura fuerte a una temperatura superior a 450 °C.
La soldadura fuerte y blanda se utiliza, por ejemplo, en la electrónica, las técnicas médicas, la industria aeroespacial, la defensa y muchos otros sectores.
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