Soldadura fuerte por inducción

Soldadura fuerte por inducción Concepto: se realiza cuando dos o más materiales se unen entre sí mediante un metal de aporte que posee un punto de fusión más bajo que los materiales de base, utilizando el calentamiento por inducción.

Soldadura fuerte por inducción, es un proceso por el cual las superficies de los componentes que van a ser unidos son selectivamente calentados a la temperatura de soldeo mediante la energía eléctrica suministrada por un equipo de inducción (generador de corriente de alta frecuencia).

Principios generales

Cuando una corriente alterna circula a través de una bobina se genera un campo magnético que varía con la intensidad de la corriente y el número de espiras. Si un objeto metálico se sitúa en el campo de acción de la bobina se inducen corrientes eléctricas en él. La resistencia que ofrece el material al paso de la corriente es la que proporciona el calor necesario para la realización de la soldadura. Por tanto el calor va a estar limitado a unas capas delgadas cercanas al inductor. La distribución del calor a otras áreas va a ser por conducción.
La respuesta del campo electromagnético generado, depende de la frecuencia de la corriente alterna, la naturaleza de los materiales, el diseño de la bobina y la distancia entre el inductor y el componente a soldar.

Frecuencia

Las corrientes inducidas son más activas en la superficie del objeto, y van disminuyendo hacia el centro. Esto se debe a que las propias corrientes inducidas generan su propio campo magnético en contraposición con el de la bobina impidiendo que estas últimas penetren al interior.
Se conoce como profundidad de penetración la distancia donde la densidad de corriente ha caído al 37%.
Al aumentarse la frecuencia de la corriente alterna disminuye la profundidad de penetración y por tanto la zona calentada en la pieza de trabajo es menor.
Los rangos de frecuencia pueden variar entre 60 Hz a 450 KHz.
En el caso de la soldadura fuerte de los lugs a los tubos, la frecuencia utilizada por el fabricante del equipo era alrededor de los 20KHz, para espesores de piezas de 1.6mm.

Naturaleza de los materiales

Materiales con mayor resistencia eléctrica como los aceros inoxidables, poseen una mayor profundidad de penetración que los materiales más conductores como el aluminio y el cobre.
Por otro lado, la capacidad ferromagnética de los materiales no va a afectar a la profundidad debido a que las temperaturas de soldeo son generalmente superiores a la temperatura de Curie, 771ºC donde el material se hace no magnético.

Inductor

El éxito del proceso de inducción depende de manera notable del diseño del inductor, que debe estar en concordancia con las dimensiones y configuración del montaje a realizar para una óptima distribución de calor. Un diseño adecuado minimizará el tiempo de calentamiento que a su vez, reducirá la oxidación y disminuirá los tiempos de producción.
Los inductores se obtienen a partir de tubos de cobre, con el fin de aprovechar su elevada conductividad, disponibilidad y bajo costo. Por su sección circular o rectangular, circula agua para la refrigeración del mismo, y disponen de recubrimiento cerámico que evitan la formación de arcos eléctricos cuando entran en contacto con la pieza de trabajo.

Distancia entre el inductor y el componente a soldar

Así como la distribución del calor en la sección depende del contorno del inductor, también está, es función de la proximidad del inductor a la superficie que va a ser calentada. El índice de calor varía inversamente con la distancia entre ambas y esta relación es no lineal, por lo que el calor suministrado cae muy rápidamente cuando la distancia se incrementa hasta que en una cierta separación, el efecto electromagnético cesa.

Beneficios

• La soldadura fuerte proporciona a los ingenieros de diseño y fabricación la oportunidad de unir tanto diseños simples como complejos.
• El proceso es rápido, lo que permite una fabricación rápida de las piezas.
• Permite la soldadura fuerte de áreas muy definidas y muy selectivas.

Ventajas del proceso

1. La alta concentración de potencia resulta en un calentamiento rápido y concentrado que reduce el tiempo de producción, minimiza la oxidación, haciendo más sencillos los procesos de limpieza posteriores, disminuye el área afectada térmicamente y además reduce el riesgo de deformación de las piezas.
2. Al ser el calor dirigido directamente al interior de la pieza, y al tener la máquina un elevado rendimiento se reducen los costes de energía.

Fuentes

• Hernández, Germán. “Manual del soldador”. Madrid: M-44.384, 2007.
• Kalpakjian, Serowe. “Manufactura, ingeniería y tecnología”. Pearson, Educación, 2002.
• Soldadura fuerte
• Unión de metales