Una receta para la infiltración perfecta de electrodos

¿Por qué importa la densidad uniforme en los electrodos CuW?

La semana pasada hablamos sobre algunas de las razones para elegir tungsteno puro o molibdeno como material para electrodos de soldadura por puntos. Con estos materiales puros, la infiltración (la mezcla de metales en un electrodo para que la proporción en cada cuadrante sea uniforme) no es un problema. Pero, ¿qué pasa cuando se usa una aleación como cobre tungsteno, una de las mezclas de metales más comunes utilizadas en los electrodos?

Una aleación de tungsteno de cobre (CuW) combina resistencia a altas temperaturas y alta conductividad eléctrica, lo que la convierte en una buena opción cuando se sueldan por puntos metales de alta conductividad, como alambre o láminas de cobre. Disponible en varias proporciones de composición para satisfacer diferentes necesidades, el CuW se produce mezclando polvo y luego infiltrándolo y sinterizándolo en lotes (en lugar de ser un producto estirado continuo). La infiltración, la dispersión uniforme de los dos metales en cada centímetro cúbico del electrodo, es uno de los requisitos críticos de cualquier buena "receta" de electrodos.

Una mirada al interior de la infiltración de electrodos CuW

"Perfecto" siempre es algo grandioso cuando se puede lograr, y con los productos de aleación CuW, la infiltración perfecta, con la densidad de cobre y tungsteno correlacionada con la proporción de cobre y tungsteno en la mezcla particular, es el objetivo. Si la relación (porcentaje) de cobre en la mezcla aumenta, la densidad total de la aleación disminuye; si la proporción de tungsteno aumenta, la densidad total aumenta.

Lo intrigante es que las personas piensan en la densidad de un metal cuando eligen materiales, pero en realidad no piensan en la densidad de una mezcla de metales. La densidad es bastante simple de calcular, pero ¿qué es?

En el caso de los electrodos de CuW, la correlación entre la densidad y la infiltración debe ser perfecta, es decir, r =1. Esto se debe a la mezcla de los polvos y a que los dos metales constituyentes suman algebraicamente una densidad particular basada en su propia densidad. densidades y el porcentaje de cada metal que se infiltra. Eso significa que si corta un electrodo de CuW en secciones transversales a lo largo de los ejes x, y y z, cada uno de los "minielectrodos" resultantes debería tener la misma densidad.

Para un producto que es 20Cu-80W, es decir, una mezcla de 20 % de cobre y 80 % de tungsteno en masa, la densidad de cualquier porción de ese producto fabricado en esa proporción debe ser de 15,6 g/cm3. Apropiadamente, con más cobre agregado, como en los productos CuW fabricados en una proporción de 30Cu-70W, la densidad cae, en este caso a 14,2 g/cm3. En los límites de consumo típico para electrodos de CuW, una relación de 40Cu-60W, la densidad cae a 13,16 g/cm3. Eso está muy lejos de la densidad teórica del tungsteno puro, de 19,3 g/cm3, y es una consideración crucial al seleccionar una aleación y su mezcla o al elegir entre una aleación y un metal puro para los materiales de sus electrodos.

¡Cada "mordida" del electrodo CuW debe ser igual!

¿Cuál es el resultado final en la infiltración y la densidad del tungsteno de cobre? Si está comprando un electrodo CuW, lo que realmente le importa es obtener la receta que desea, es decir, la proporción de cobre y tungsteno que sea adecuada para los materiales que soldará, y una densidad que sea uniforme en todo el electrodo. Va a utilizar el 100 % del electrodo, por lo que desea que cada sección geométrica tenga una densidad constante a través de una infiltración realmente uniforme.

Piense en un electrodo como una barra de pan, donde espera que todo sepa igual. Si le dio un mordisco a una rebanada y descubrió que estaba demasiado salada, pensaría que los ingredientes probablemente no se habían mezclado correctamente. Para obtener un pan uniformemente sabroso, es imperativo que todos los ingredientes se dispersen uniformemente. Las tapas de los muffins y las esquinas de los brownies pueden ser postres buscados, ¡pero sus análogos en el mundo de los electrodos son inaceptables!

La dispersión uniforme dentro de un electrodo se puede probar empíricamente cortando el electrodo y pesando la(s) muestra(s) para asegurarse de que cada centímetro cúbico pesa X gramos (dependiendo de la proporción de cobre y tungsteno) sin importar qué parte del electrodo haya "probado". (muestreado). Con el cobre y el tungsteno distribuidos uniformemente en cada bocado (¡o bocado!), la densidad 100 % uniforme del electrodo (y, por lo tanto, su dureza) no cambia aunque cambie el tamaño del electrodo. Eso significa, por ejemplo, que un electrodo de CuW con un tamaño de 10 x 50 mm para 30Cu-70W tiene la misma densidad que un electrodo con un tamaño de 20 x 100 mm para 30Cu-70W, es decir, 14,2 g/cm3.

Comprender las propiedades de los diferentes materiales de los electrodos, incluida la infiltración, la densidad y otras características de las aleaciones como CuW, es fundamental para el éxito de la soldadura. Si actualmente está en el proceso de elegir un material de electrodo para sus necesidades de producción de soldadura por resistencia, puede obtener más información sobre la gama de opciones y cómo se han diseñado algunos materiales y aleaciones para abordar desafíos comunes. Simplemente descargue nuestro informe técnico gratuito.