Cómo soldar cobre:​​una guía técnica

Cómo soldar cobre

La soldadura de cobre no es dura. El calor requerido para este tipo de soldadura es aproximadamente el doble del requerido para acero de espesor similar. El cobre tiene una alta conductividad térmica. Para compensar esta pérdida de calor, se recomienda una boquilla uno o dos tamaños más grande que la requerida para el acero.

Cuando se sueldan grandes secciones de grandes espesores, se recomienda un calentamiento adicional. Este proceso produce una soldadura que es menos porosa.

El cobre puede soldarse con una llama ligeramente oxidante porque el metal fundido está protegido por el óxido que forma la llama. Si se utiliza un fundente para proteger el metal fundido, la llama debe ser neutra. Se debe usar cobre libre de oxígeno (varilla de cobre desoxidada) en lugar de cobre que contiene oxígeno para los ensamblajes soldados con gas. La varilla debe tener la misma composición que el metal base.

¿Qué es el cobre?

El cobre es un metal blando no ferroso que se puede doblar, cortar, moldear y unir fácilmente mediante varios procesos de soldadura. Si bien a menudo se usa para fabricar artículos decorativos para el hogar y arquitectónicos, es un excelente conductor de la electricidad y el calor, por lo que se usa ampliamente en la industria eléctrica, mientras que las tuberías, válvulas y otros accesorios de cobre se usan comúnmente para la plomería.

Dado que es dúctil y muy maleable, el cobre también se utiliza como elemento principal en cientos de aleaciones diferentes, incluidos el latón, el bronce y el níquel-cobre. Los elementos de aleación más comunes utilizados para aleaciones de cobre son aluminio, níquel, zinc, estaño y silicio.

Debido a que el cobre puro es demasiado dúctil para mecanizarse con éxito, se agregan pequeñas cantidades de otros elementos a las diversas aleaciones para mejorar la maquinabilidad, así como para desoxidar el metal, hacerlo más resistente a la corrosión, mejorar sus propiedades mecánicas y mejorar su respuesta. a los tratamientos térmicos. En total, hay más de 300 aleaciones de cobre disponibles comercialmente.

Los diferentes métodos para soldar cobre

El cobre se puede soldar a través de varios métodos. Sin embargo, solo vamos a discutir las técnicas más comunes en este artículo sobre cómo enseñar a soldar cobre. Estos incluyen la soldadura por arco de metal con gas (GMAW), la soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW) y la soldadura por arco de metal manual (MMAW). A continuación hay una explicación de cada uno.

Soldadura por arco metálico con gas (GMAW)

También llamada soldadura MIG, Gas Metal Arc Welding (GMAW) sigue el sistema SMAW para soldadura. Esto significa que el material de aporte utilizado en esta técnica de soldadura es un electrodo.

Sin embargo, hay una diferencia entre los dos métodos; mientras que SMAW utiliza una serie de varillas cortas como electrodo consumible, el método GMAW alimenta automáticamente un "alambre" continuo a la antorcha de soldadura a una velocidad definida por el usuario. Además, hay una configuración regulada para alimentar el gas de protección.

Cuando utilice el método GMAW para soldar cobre, se recomienda utilizar electrodos de cobre ERCu. También se recomienda el uso de Cobre Desoxidado Aufhauser; se trata de una aleación de cobre o material de relleno con una pureza de 985.

El grosor de la sección de cobre que necesita soldar determinará la mezcla de gas necesaria. Generalmente, el argón se utiliza para espesores de hasta 6 mm. Para espesores superiores a este, se utiliza una mezcla de helio y argón. En el método GMAW para soldar cobre, debe depositar el metal de aporte con cordones de tejido angosto o largueros; esto se puede hacer mediante la transferencia por pulverización.

Soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW)

También llamada soldadura TIG, la soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW) suelda cobre de manera similar a la mayoría de los procesos de soldadura por arco; esto significa que GTAW implica el uso de arco eléctrico para calentar y fundir tanto la pieza de cobre como el material de relleno.

A medida que el baño de soldadura fundido se enfría y solidifica, se protege de los efectos atmosféricos mediante la introducción de un gas de protección, como argón o helio, en la punta de la antorcha. Si bien GTAW es similar a muchos procesos de soldadura por arco, no suelda como los métodos de soldadura por arco que pasan el arco eléctrico al cobre que se suelda usando electrodos consumibles.

En su lugar, GTAW utiliza un electrodo no consumible para crear una unión soldada entre las piezas de trabajo; puede hacer esto con o sin material de relleno. Además, en muchos otros métodos de soldadura por arco, el material de relleno se utiliza como electrodo que lleva el arco eléctrico al cobre que se está soldando.

Sin embargo, en el método de soldadura por arco de tungsteno con gas se usa alambre de relleno separado. Además, no es necesario en absoluto introducir un material de relleno mientras se utiliza el método GTAW para soldar cobre.

Los métodos GTAW pueden soldar con éxito piezas de cobre con un espesor de hasta 16 mm. El alambre de aporte recomendado para este método es cualquier metal que tenga una composición similar al metal base. Se prefiere el gas de protección argón para las secciones de cobre con un espesor de hasta 1,6 mm. Para piezas de trabajo que superan este nivel de espesor, se utiliza una mezcla de helio y argón.

En comparación con el argón, una mezcla de helio y argón permite velocidades de desplazamiento más altas y una perforación más profunda con una corriente de soldadura similar. Para proporcionar a la pieza de cobre que se suelda las buenas características de perforación del helio junto con las propiedades de estabilidad del arco del argón, la mezcla comúnmente utilizada es 25% Ar/75% He. Por último, se recomienda soldar de frente cuando se realiza este método en una pieza de cobre con un tejido angosto o cordones más estrechos.

Soldadura manual por arco metálico (MMAW)

Este método se utiliza principalmente para realizar soldaduras de reparación o mantenimiento en cobre y aleaciones de cobre. El material de relleno recomendado para este método es el electrodo ECuSn-C. Otra recomendación es utilizar un electrodo positivo de Corriente Directa (DC+) con una técnica de perla larguero. Cuando se usa este material de relleno, el método MMAW puede ayudar en lo siguiente:

• Soldar cobre a otros metales
• Pequeña reparación de piezas finas de cobre
• Juntas de soldadura con acceso restringido

Estos son los tres métodos más comunes utilizados para soldar cobre. Ahora que tiene información básica sobre cada método, puede elegir la técnica/método que mejor se adapte a sus necesidades y al trabajo que se está realizando. Sin embargo, independientemente del método que elija para soldar cobre, debe seguir algunos pasos básicos para producir una soldadura efectiva. Analizamos estos pasos en la siguiente sección.

Los pasos clave en la soldadura de cobre

Al soldar cobre por su cuenta, necesita conocer los pasos críticos involucrados para soldar cobre de manera efectiva. Hay 11 pasos involucrados en la soldadura de cobre de bricolaje. Al realizar estos pasos en el siguiente orden, podrá producir una soldadura de cobre extremadamente duradera.

#1. Garantizar la seguridad

Cuando busque soldar cobre por su cuenta, lo primero que debe hacer es garantizar su seguridad. No importa qué metal esté soldando, debe tomar las precauciones adecuadas antes de comenzar a soldar. Si no lo hace, puede correr el riesgo de lesionarse.

Entonces, ¿cuáles son las posibles precauciones que puede tomar antes de comenzar a soldar cobre? Debe ponerse equipo de seguridad, asegurarse de que no haya ningún elemento inflamable a su alrededor y trabajar en un área limpia o libre de materiales extraños.

Tomar precauciones de seguridad es especialmente importante cuando se suelda cobre; esto se debe a que el cobre es un excelente conductor de electricidad y puede sufrir una descarga eléctrica si manipula el metal con las manos descubiertas.

Además del riesgo de descarga eléctrica, la soldadura de cobre puede exponerlo a gases tóxicos. Por lo tanto, no debe detenerse en los guantes de cuero y las prendas de seguridad para garantizar su seguridad al soldar cobre. En su lugar, también debe incluir una máscara de respiración y protección para los ojos en su equipo de seguridad.

#2. Preparar la superficie

La preparación de la superficie para soldar cobre significa mantener el área de soldadura libre de grasa, aceite, pintura, suciedad y otras partículas extrañas antes de comenzar a soldar. ¿Por qué necesita mantener el área de soldadura libre de estas partículas? Porque la soldadura puede agrietarse si se mezclan con el metal. Además, pueden contener sustancias químicas nocivas como azufre, fósforo y plomo.

Además del área de soldadura, también debe limpiar el cobre antes de comenzar a soldar. ¿Cómo se puede limpiar el área de soldadura y el cobre? Con un cepillo de alambre de bronce y un producto de limpieza apropiado. Primero cepille con alambre y luego desengrase con el agente de limpieza. Además, asegúrese de eliminar la película de óxido que se forma durante la soldadura con un cepillo de alambre después de depositar cada pasada de soldadura.

#3. Precalentamiento

¿Por qué es importante precalentar el cobre antes de comenzar a soldar? Porque este metal tiene una alta conductividad térmica. Esto es especialmente importante si el espesor del metal de cobre es más de 0,01 pulgadas. Debe precalentar todos los segmentos que deben soldarse de manera uniforme.

Dado que el cobre puede conducir el calor rápidamente desde la unión soldada hacia el metal base que la rodea, se requiere un alto precalentamiento para soldar las secciones gruesas de cobre. La temperatura dependerá del grosor del metal y puede oscilar entre 50 °F y 752 °F.

Sin embargo, si está soldando una aleación de cobre, puede omitir esta sección porque la difusividad térmica, en este caso, es mucho menor en comparación con el cobre. En caso de que esté soldando cobre y no una aleación de cobre, debe seleccionar el precalentamiento adecuado para su aplicación. Debe prestar especial atención al cobre que se está soldando, el espesor del metal base, el proceso de soldadura e incluso la masa total de la soldadura.

Además de lo anterior, otra cosa importante que debes hacer es restringir el calor a un área localizada tanto como puedas; esto lo ayudará a asegurarse de que no haya demasiado material en un rango de temperatura que provoque una pérdida de ductilidad.

Además, debe mantener la temperatura de precalentamiento hasta que se haya soldado la unión. Después de comenzar a soldar, el calor del cobre precalentado comienza a disiparse y esto reduce el riesgo de agrietamiento.

#4. Consideración del diseño conjunto

Otro paso importante en la soldadura de cobre de manera efectiva es la consideración del diseño conjunto. ¿Qué implica esto? En primer lugar, debe considerar la distancia entre las juntas. Idealmente, debe controlar esta distancia dentro de ciertas tolerancias según el metal principal y la aleación de soldadura fuerte utilizada. Sin embargo, el espacio óptimo para las juntas está entre 0,04 y 0,20 mm.

Otra consideración importante aquí es una superposición conjunta. La superposición ideal de la junta será al menos tres veces más gruesa que la parte más delgada que necesita unir. Debe intentar usar la menor cantidad de material posible, ya que esto le ayudará a lograr la resistencia deseada.

#5. Ajustar la llama

Si desea producir una soldadura de cobre efectiva, debe ajustar la llama de manera adecuada. Lo mejor que se puede hacer aquí sería utilizar una llama neutra. ¿Qué significa una llama neutra? Una llama neutra es una llama ajustada para permitir que las mismas cantidades de acetileno y oxígeno se mezclen a la misma velocidad. Otra cosa crítica que hacer aquí es definir claramente el cono interior blanco y asegurarse de que no haya neblina.

#6. Eliminar el flujo

Debe eliminar el residuo de una de las siguientes maneras si se ha utilizado el fundente:

• Cepillo con alambre y vapor
• Cepillar con alambre y usar agua caliente para enjuagar
• Diluir en baño de sosa cáustica caliente

Si no elimina completamente el fundente, esto puede provocar el debilitamiento e incluso la falla de la unión.

Elegir material de relleno

Elegir el material de aporte correcto es uno de los pasos más críticos para soldar cobre de manera efectiva. Elegir el material de relleno correcto ayuda a soldar una pieza de cobre que es más fuerte que el metal base. El material de relleno mejor o más adecuado para soldar cobre dependerá de la resistencia del metal a la corrosión, la fuerza necesaria en la unión, la temperatura de funcionamiento y los costos involucrados.

Para obtener los mejores resultados, debe elegir un metal de aporte con contenido de silicio (Si) o manganeso (Mn) que actúe como desoxidante. Esto es independiente de si está utilizando el método GMAW, GTAW o MMAW para soldar cobre.

Cuando se trata de materiales de aporte para soldar cobre, los materiales más recomendados y comúnmente utilizados son ErCu y ErCuSi-A. El primero facilita la fluidez ya que contiene tanto Si como Mn con Estaño (Sn). Por otro lado, debe optar por material de relleno ErCuSi-A si desea soldar cobre oxidado con P; también es una buena opción para soldar cobre de paso duro que contiene Si y MN como desoxidantes.

Soldadura de Cobre

La soldadura blanda, que es uno de los primeros métodos utilizados para unir metales, consiste en calentar el metal de aporte (en forma de alambre de aporte) para que se funda y rellene las uniones. La soldadura blanda es el proceso más simple y el que se usa comúnmente en el hogar y sus alrededores para reparar pequeños artículos de metal. También es el método que utilizan los fontaneros para unir y reparar las tuberías de cobre y los accesorios de cobre.

Puede utilizar un soldador económico o un soplete con un fundente adecuado para soldadura blanda. La soldadura dura consiste en calentar los materiales de relleno a una temperatura mucho más alta, por lo que la unión será mucho más resistente que otras uniones soldadas.

El material de relleno es diferente y generalmente contiene plata, por lo que la técnica a menudo se denomina soldadura fuerte de plata. Sin embargo, la soldadura fuerte real se ejecuta a una temperatura aún más alta.

Soldadura de cobre

La soldadura fuerte es esencialmente una técnica similar a la soldadura blanda y utiliza el mismo tipo de material de relleno (alambre o varilla de soldadura fuerte) que se usa para soldar. Las juntas deben estar muy ajustadas para que la acción capilar pueda atraer el metal de aporte entre las piezas de cobre que se unen.

Aunque las temperaturas utilizadas deben ser considerablemente más altas que las requeridas para soldar, el metal base no debe calentarse hasta el punto de fusión.

La soldadura fuerte, que se usa ampliamente para trabajos de plomería, también se puede usar para unir diferentes tipos de metal, así como piezas de trabajo de metal de diferentes espesores.