¿Qué es la soldadura fuerte de cobre y cómo hacerla?

Durante muchos años, los dos métodos más comunes para unir tubos y accesorios de cobre han sido la soldadura blanda y la soldadura fuerte. Estos métodos probados y verdaderos son similares en varios aspectos, pero también hay varias diferencias distintas que los diferencian.

Este documento explica las similitudes y destaca las diferencias entre los dos procesos de unión para ayudar a determinar qué método de unión es el más deseable.

Que es la soldadura fuerte de cobre ?

El método más común para unir tubos de cobre es con el uso de un accesorio tipo socket, cobre o aleación de cobre en el que las secciones del tubo se insertan y sujetan por medio de metal de aporte, utilizando un proceso de soldadura blanda o fuerte. Este tipo de junta se conoce como junta capilar o solapada porque el casquillo del accesorio se superpone al extremo del tubo y se forma un espacio entre el tubo y el accesorio.

Este espacio se llama espacio capilar. Las superficies del accesorio y el tubo que se superponen para formar la junta se conocen como superficies de contacto. Luego, el tubo y el accesorio se unen sólidamente usando un metal de relleno que se funde en el espacio capilar y se adhiere a estas superficies.

El metal de aporte es una aleación de metal que tiene una temperatura de fusión inferior a la del tubo o del accesorio. El punto de fusión de la aleación de cobre (Cu) UNS C12200 es 1981 °F/1082 °C. Si el metal de aporte se derrite por debajo de los 840ºF, el proceso que se está realizando es la soldadura. Por encima de esa temperatura, el proceso es soldadura fuerte.

¿Por qué usar la soldadura fuerte de cobre?

El uso de soldadura fuerte de cobre es para cuando se necesita mayor fuerza en la unión o para sistemas que operan a 350 grados o más.

Los usos típicos incluyen:

• Protección contra incendios
• Aire acondicionado y refrigeración
• Distribución de gas combustible
• Suministros de agua

Tanto el cobre con oxígeno como el libre de oxígeno se pueden soldar para producir una unión con propiedades satisfactorias. La resistencia total de una unión soldada con cobre recocido se desarrollará con una unión traslapada.

La llama utilizada debe ser ligeramente carburante. Todas las aleaciones de plata para soldadura fuerte se pueden utilizar con los fundentes adecuados. Con las aleaciones cobre-fósforo o cobre-fósforo-plata, se puede realizar una unión soldada sin fundente, aunque el uso de fundente dará como resultado una unión de mejor apariencia.

Soldadura de cobre vs. Soldadura

La mayoría de las soldaduras se realizan a temperaturas de 350 a 600 grados. Se realiza soldadura fuerte de cobre, como para soldar uniones a 1100 a 1500 grados.

La soldadura fuerte es un proceso de unión de metales en el que dos o más elementos metálicos se unen mediante la fusión y el flujo de material en la unión, el material de relleno tiene un punto de fusión más bajo que el metal contiguo.

La diferencia entre la soldadura fuerte y la soldadura blanda es la temperatura necesaria para derretir ese metal de aporte. La American Welding Society (AWS) define esa temperatura como 842 ºF/450 ºC, pero a menudo se redondea a 840 ºF. Si el metal de aporte se derrite por debajo de los 840 ºF, el proceso que se está realizando es la soldadura.

Las uniones soldadas se utilizan para refrigeración, líneas aéreas de alta presión y HVAC, donde la máxima resistencia de la unión es imprescindible, y las uniones soldadas se utilizan en aplicaciones de baja presión, como líneas de agua potable y algunos sistemas de calefacción.

¿Necesita fundente para soldar cobre?

Para soldar cobre, necesita fundente solo para que la soldadura pueda correr libremente y sea calentada por la antorcha. Luego, la varilla se coloca en su lugar sin forzarla, lo que mezclaría el baño de calor y crearía una conexión poco confiable entre dos piezas de cobre.

El método más simple para soldar cobre es usar un cepillo de fundente en una superficie y luego cepillar metal fundido sobre ella; esto también implicará una pasta soluble en agua.

Las dos piezas de metal deben tener una superficie lijada para que este proceso funcione de manera eficiente porque, de lo contrario, no se formará una unión ventajosa entre ellas. Esta técnica es a menudo la forma en que se realizan las uniones de tuberías de plomería porque nadie quiere que los humos tóxicos se suelden dentro de su casa.

Cómo soldar cobre

La soldadura fuerte se realiza calentando el cobre y luego colocando una capa de constantan (un tipo de metal con alta conductividad térmica y baja resistividad eléctrica) encima. Si alineas las dos piezas correctamente, se fusionarán cuando se calienten a 250 °C.

El fundente garantiza que no entren pequeñas burbujas de aire y lo arruinen todo; estas burbujearán en la superficie a medida que se calienta y se pueden perforar con una aguja de soldadura fuerte antes de que comience el calentamiento.

Una vez que se hayan calentado, aplique un poco de pasta de soldadura fuerte:¡se derretirá cuando se caliente nuevamente para completar la unión! Si el constantán no proporciona suficiente conductividad térmica, o si desea asegurarse de que ambas piezas estén aproximadamente a la misma temperatura antes de aplicar calor por primera vez, también puede usar una varilla de soldadura fuerte cubierta con fundente.

¿Qué sucede exactamente cuando se derrite el metal de relleno?

Cuando el metal de aporte se derrita, por lo general formará una gota de color naranja brillante. Así es como puede saber que ha alcanzado la temperatura correcta para continuar con el proceso de soldadura fuerte. Debe aplicar el fundente y la pasta soluble en agua, luego debe calentar la varilla y el tubo de cobre durante unos cinco minutos antes de agregar pasta de soldadura a la varilla.

Si se pregunta cómo podría hacer esto en la construcción, generalmente es cómo se conectan las tuberías de plomería. Con las tuberías de plomería, existen dos métodos que se usan comúnmente:soldadura fuerte de cobre y soldadura blanda de cobre.

El fundente ayudará a que la soldadura fluya libremente y debe aplicarse a ambas superficies para un proceso de soldadura fuerte exitoso. Luego, la varilla se coloca en su lugar sin forzarla, lo que mezclaría el baño de calor y crearía una conexión poco confiable entre dos piezas de cobre.

Tipos de llamas

Hay 3 tipos de llamas. Uno que no quieres es una llama carburante. Así es como se ve una "llama carburante", se distingue fácilmente por sus 3 colores y conduce a una carbonización excesiva en la tubería que no es necesaria y podría comprometer la unión.

En segundo lugar, es una llama oxidante que tampoco quieres. Este tipo de llama, como su nombre indica, oxidará su pieza de trabajo, lo cual no es deseado. Y por último, una llama neutra. Lo que está buscando es una llama neutra, ya que no se carbura ni se oxida, tiene una mezcla perfecta de oxígeno y acetileno y, por lo general, es de un color azul claro como este.

Herramientas/Materiales para El Proyecto

Las herramientas y el tipo de materiales de relleno varían de una unión soldada a una unión soldada, así que analicemos ambas juntas.

Cuando suelde líneas de agua potable, utilizará este tipo de soldadura que se llama 95/5. Este tipo de soldadura no se puede usar cuando se suelda, por lo que necesitará un material de relleno. Hay muchos tipos de materiales de relleno en el mercado y deberá elegir el adecuado según el tipo de trabajo que esté realizando.

En caso de dudas, los productos de Harris proporcionan una tabla muy clara sobre qué tipo de varilla de soldadura fuerte usar para los distintos tipos de materiales que se van a unir. Para esta demostración, usaré un Stay-silv 15 que contiene 80 % de cobre, 15 % de plata y 5 % de fósforo. Querrá obtener una varilla que contenga fósforo, ya que son autofundentes, lo que elimina la necesidad de aplicar fundente en la tubería.

Al ver que la soldadura de plata se derrite a una temperatura mucho más alta, necesitará más calor que su unión soldada típica.

Es posible soldar tuberías más pequeñas con un soplete de propano pequeño, pero las tuberías más grandes, como de 1 pulgada o más, requieren más calor, por lo tanto, se recomienda usar un sistema de oxiacetileno con un soplete apropiado, ya que la soldadura de plata se derrite a una temperatura más alta que la soldadura normal. . El oxiacetileno se quema mucho más caliente, a 3500 °C o 6330 °F, en comparación con el propano, que se quema a alrededor de 1995 °C o 3620 °F.

Y por último, la antorcha. Al soldar, se usa una antorcha como esta, ya que solo se necesita un gas. Además, los sopletes de propano no emiten tanto calor como un soplete de oxiacetileno.

Estoy usando este kit port-a-torch de oxiacetileno de Harris, que es una compañía eléctrica de Lincoln y es ideal para tareas de soldadura fuerte ligeras como esta. Viene en una bolsa de transporte y hay 2 tanques, 1 para oxígeno y 1 para acetileno, también hay 2 reguladores para cada gas y la antorcha real.

También notará las puntas de la antorcha que vienen con el kit. Podría usar una configuración simple de aire/acetileno como esta, pero es considerablemente más larga y no le brinda una junta limpia como lo hace un kit de oxiacetileno. Sin embargo, son más económicos y livianos para transportar en espacios reducidos, así que use lo que sea mejor para usted.

Otra cosa que quizás desee considerar es asegurarse de que su antorcha tenga supresores de retroceso de llama en el lado del oxígeno y el acetileno. La mayoría de las linternas nuevas vienen con ellas incorporadas. En el pasado, estos estaban separados y debían instalarse en la propia manguera. Así que asegúrate de que tu kit esté equipado con ellos, ya que evitarán que una llama entre en tu tanque, lo que realmente no quieres.

Video de soldadura fuerte de cobre