¿Qué tan fuerte es la soldadura?

¿Alguna vez te has preguntado qué tan resistente es la soldadura en objetos cotidianos como tu bicicleta o el puente que cruzas cada día para ir al trabajo? La soldadura es una técnica de unión de materiales que se ha utilizado durante siglos, pero ¿qué tan fuerte es en realidad? En este artículo, exploraremos la ciencia detrás de la soldadura y descubriremos qué factores afectan la resistencia de una unión soldada.

La soldadura es una aleación de metal que se funde a bajas temperaturas y tiene la capacidad de crear enlaces fuertes entre los metales. La soldadura se utiliza principalmente para conexiones eléctricas, aunque también se puede utilizar como adhesivo. La fuerza de la soldadura depende de su composición, la temperatura a la que se aplica y cuánto tiempo tiene que enfriarse antes de tocarla.

Contenido

¿Cuál es la fuerza y ​​la dureza de la soldadura?

La soldadura es una aleación de metal que consiste en estaño y plomo. Tiene un punto de fusión entre 800 grados Fahrenheit [1], dependiendo del tipo de soldadura utilizada. Estas temperaturas son lo suficientemente altas como para no dañar la mayoría de los dispositivos electrónicos al soldarlos.

Su resistencia depende del uso previsto además de cómo se fabricó. Sin embargo, en general, la soldadura resiste bien el estiramiento debido a su maleabilidad, además de ser capaz de soportar las fuerzas de compresión sin romperse.

La fuerza de esta soldadura en realidad depende del tamaño del objeto que se une a través de la soldadura y de si pueden soportar o no cualquier fuerza que se les imponga. por su entorno (como vibraciones) durante el uso regular a lo largo del tiempo, lo que podría causar fallas en la soldadura.

Debido a la temperatura más baja y las diversas aleaciones utilizadas como relleno, existe una reacción metalúrgica limitada entre el relleno y la pieza de trabajo, lo que da como resultado una conexión menos robusta. La aleación con 63 por ciento de estaño y 37 por ciento de plomo (o 60/40, que es casi idéntico en punto de fusión) ha sido el favorito para la fabricación de productos electrónicos. Esta aleación eutéctica tiene un punto de fusión más bajo que el estaño o el plomo.

Debido a que el estaño está húmedo y se adhiere a una amplia gama de metales base a temperaturas muy por debajo de sus puntos de fusión, es un componente esencial en las soldaduras. Se agregan pequeñas cantidades de varios metales, como antimonio y plata, a las aleaciones de estaño y plomo para mejorar su resistencia. El aislamiento del blindaje del cable con plomo 60-40 reduce el ruido eléctrico al realizar las uniones.

también hay soldaduras con alto contenido de estaño, que se utilizan para conectar partes de equipos eléctricos desde su conductividad eléctrica es superior a la de las soldaduras con alto contenido de plomo. Estas soldaduras también se emplean en lugares donde el plomo puede ser dañino, como en contacto con agua potable o alimentos.

¿Qué tan fuerte es la soldadura?

Tipos>

1) Soldaduras de aleación de plomo

Se utilizan varias aleaciones para hacer soldaduras, pero la aleación con 63 por ciento de estaño y 37 por ciento de plomo (o 60/40) ha sido el más popular.

Esta aleación está diseñada para su uso en electrónica porque su punto de fusión es lo suficientemente bajo como para no dañar los componentes cuando se derrite durante el proceso de unión, pero lo suficientemente alto como para que no haya efectos perjudiciales del calor en los dispositivos o materiales circundantes.

La misma soldadura también se puede reutilizar, lo que la hace más rentable que otros tipos de soldadura, como la soldadura con plata. donde se debe comprar un material por separado cada vez que necesite unir algo, ya que una vez que este tipo se aplica y se enfría, no se puede volver a fundir de manera segura. Los fundentes ácidos con núcleo de resina de alta temperatura están diseñados para retardar la oxidación y ayudar a que la soldadura fluya sobre una superficie.

El alambre de soldadura puede ser sólido o trenzado dependiendo de cómo se fabrique, pero la mayoría de las soldaduras de grado electrónico vienen en un tubo hueco delgado que se llena con fundente y se corta en pedazos pequeños usando alambres.

El peso de este tipo de soldadura varía desde 0,05 oz para la aleación 60/40 hasta alrededor de 0,75 oz para los tipos que contienen plata, como las aleaciones SAC. se utiliza en aplicaciones militares que contienen grandes cantidades de metales nobles como el oro o el paladio junto con el plomo en comparación con las soldaduras electrónicas estándar [2].

2) Soldaduras sin plomo

La soldadura sin plomo normalmente contiene estaño y bismuto en varios porcentajespero tampoco contiene aleación con un alto porcentaje de plomo.

Mayoría las aleaciones sin plomo tienen puntos de fusión de aproximadamente 392 grados Fahrenheit, que es de aproximadamente 58 a 212F por debajo de la temperatura necesaria para ablandar la soldadura con núcleo de colofonia que contiene 63 por ciento de estaño y 37 por ciento de antimonio.

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La soldadura sin plomo puede ser indeseable en aplicaciones de alto valor, como proyectos aeroespaciales y médicos, ya que sus propiedades son menos conocidas.

El Soldaduras Sn-Ag-Cu (o SAC) son utilizados por dos tercios de los fabricantes japoneses para soldadura por reflujo y por ola, y por alrededor del 75% de las empresas para soldadura manual. El uso común de esta popular familia de aleaciones de soldadura sin plomo se debe a la temperatura de fusión más baja del comportamiento eutéctico ternario Sn-Ag-Cu (423F) [3].

3) Soldaduras de núcleo fundente

Cuando compra alambre de soldadura, no está lleno de fundente. Antes de usar el producto para soldar, una pequeña cantidad de pasta a base de colofonia que contenga cloruro de zinc y se deben aplicar otros productos químicos en un extremo y calentarlos para derretir la soldadura. Para que llene el tubo hueco o forme cuentas a lo largo de cada hilo.

La mezcla a menudo contiene óxido de plomo que ayuda a reducir la contaminación. además de proporcionar una medida adicional de control de la corrosión, ya que el agua formará gas hidrógeno cuando se mezcle con estaño fundido, pero la fragilización por hidrógeno aún puede ocurrir si la humedad penetra a través de las grietas donde se pueden acumular contaminantes como el polvo.

La soldadura utilizada en este estilo de unión es resistente a la corrosión, lo que garantiza un uso a largo plazo en procesos de producción de gran volumen.

También se utiliza para soldar acero inoxidable.

Durante el calentamiento, el flujo sufre cambios físicos y se vuelve transparente a aproximadamente 1100F [4]. Esta es una indicación de que las piezas están cerca de la temperatura de soldadura fuerte.

4) Soldaduras de aleación de plata

El contenido de plata en las aleaciones de soldadura suele oscilar entre el 30 y el 90 por ciento., siendo el resto estaño. La plata actúa como un catalizador que ayuda a reducir la oxidación a altas temperaturas mientras aumenta la conductividad eléctrica, lo que la hace perfecta para soldar componentes a base de aluminio o cobre que se encuentran comúnmente en las placas de circuitos.

Soldadura de plata, a menudo conocida como “soldadura dura” o “soldadura de plata”es una técnica de soldadura fuerte a baja temperatura que utiliza varillas con puntos de fusión que van desde 1145 a 1650F. La conductividad térmica de las aleaciones de aluminio es significativamente más baja que la de los metales de aporte para soldadura fuerte de aleaciones de cobre. [5].

Tipo de factor de forma basado en soldaduras:

Alambre desnudo o soldadura sin fundente

La soldadura sin fundente está hecha de una aleación que contiene 98 por ciento de plata y 2 por ciento de cobre. Se utiliza para realizar conexiones rápidas entre alambres pelados o componentes estañados, luego se lava con agua para eliminar el exceso de material que puede causar cortocircuitos.

¿Qué tan fuerte es la soldadura?

Soldadura recubierta de fundente

La soldadura recubierta con fundente contiene un agente fundente que asegura la eliminación de la oxidación de las superficies metálicas, lo que permite empalmes eléctricos de baja resistencia. A menudo se usa cuando se trabaja con plásticos u otros no metales, ya que no deja ningún residuo.

Soldadura impregnada de fundente

La soldadura impregnada con fundente contiene un agente fundente que garantiza la eliminación de la oxidación de las superficies metálicas, lo que permite uniones eléctricas de baja resistencia. A menudo se usa cuando se trabaja con plásticos u otros no metales, ya que no deja ningún residuo. La diferencia entre este tipo y sus contrapartes sin fundente es que no será necesario lavar después de soldar.

El porcentaje de plomo en las aleaciones de soldadura suele oscilar entre el 30 y el 90 por ciento.siendo el resto estaño.

Comparación de técnicas de unión:

Soldadura de plata vs. Método de soldadura blanda

El término “soldadura de plata” se refiere a la unión de dos o más componentes con la fusión y el flujo del metal de aporte en la unión. El metal de aporte tiene un punto de fusión superior a 788Fque entra en la articulación por capilaridad.

Una conexión soldada de plata se compone de múltiples capas que se unen metalúrgicamente a las superficies de los componentes unidos y es bastante resistente, mucho más que la soldadura blanda.

Debido a que el material de relleno frecuentemente contiene plata, se le llama “soldadura de plata”. [6].

Soldadura de plata vs. Soldadura

La soldadura de plata es una forma de soldadura fuerte que funciona introduciéndose en la conexión a través de la acción capilar. Entonces, por ejemplo, si desea unir dos piezas pequeñas de chapa, deberá superponerlas.

La soldadura de plata se alimentará a través de la unión, llenando la pequeña grieta entre las dos piezas de metal., y la unión con las superficies para conectarlas. Si intenta unir las dos piezas de metal, simplemente no habrá suficiente área de superficie en contacto para producir un buen sello.

Se utiliza un fundente junto con soldadura de plata para limpiar el metal y mantenerlo limpio. durante el proceso de soldadura de plata. Silver Brazing, o Silver Solder, es otro nombre para ello.

Por otro lado, Braze se crea en la superficie del metal que se une en lugar de introducirlo en él, lo que da como resultado una apariencia similar a la de una soldadura. La sustancia de soldadura fuerte se une a la superficie del metal que se une de la misma manera que lo hace la soldadura de plata.

Se utiliza un fundente para limpiar el metal y mantenerlo limpio durante todo el proceso de soldadura fuerte.

La soldadura de bronce, o soldadura fuerte, es otro nombre para la soldadura fuerte.

Lo que tienen en común la soldadura fuerte y la soldadura fuerte de plata es que ninguna implica fundir los metales que se unen, lo cual es soldar. [7].

Soldadura vs. Soldadura vs. Soldadura

¿Qué tan fuerte es la soldadura?

La> Una soldadura se produce concentrando calor intenso en una unión. Esta soldadura es más fuerte que los componentes que une. Además, las temperaturas de calentamiento son mayores que los puntos de fusión de los metales base y los materiales de relleno.

El material de aporte en la soldadura fuerte se derrite por el calor, lo que hace que los metales se unan por acción capilar. La conexión resultante es más resistente que los metales base. Debido a que las temperaturas de soldadura fuerte son más bajas, no funden los componentes subyacentes. Estas temperaturas también están muy por debajo de los puntos de fusión de los metales base. Además, a diferencia de la soldadura, la soldadura fuerte puede unir o rellenar diversos metales.

La soldadura, por otro lado, es una técnica de conexión o relleno de metales que se realiza a temperaturas más bajas. El relleno fundido utiliza la acción capilar para fusionar los metales base en este ejemplo.

Sin embargo, la conexión resultante es menos fuerte que los propios metales base. Finalmente, este enfoque se puede utilizar para unir o rellenar metales y no metales. [8].

Comparación de fuerza de varios tipos de soldadura

La soldadura es un material esencial utilizado en circuitos electrónicos y otras industrias manufactureras. Es una aleación de metal que se utiliza para unir dos superficies metálicas. La fuerza de una junta de soldadura depende de varios factores, incluido el tipo de soldadura utilizada. En esta tabla, comparamos la resistencia de diferentes tipos de soldaduras en función de su resistencia máxima a la tracción y al corte.

La siguiente tabla proporciona una comparación de la fuerza de varios tipos de soldadura. La resistencia máxima a la tracción se refiere a la tensión máxima que un material puede soportar antes de romperse bajo tensión. La resistencia al corte es la tensión máxima que un material puede soportar antes de romperse bajo una tensión perpendicular. La tabla muestra la máxima resistencia a la tracción y al corte para diferentes tipos de soldadura, incluida la soldadura con base de plomo, sin plomo y con núcleo de fundente.

Tipo de soldadura Resistencia máxima a la tracción (MPa) Resistencia al corte (MPa)
basado en plomo 40-50 20-30
Sin plomo 30-40 15-25
Núcleo de flujo 35-45 20-30

Como podemos ver en la tabla, la soldadura a base de plomo tiene la resistencia máxima a la tracción más alta, seguida por la soldadura con núcleo fundente y sin plomo. Sin embargo, la diferencia de fuerza no es significativa y los tres tipos de soldadura son adecuados para la mayoría de las aplicaciones. En lo que respecta a la resistencia al corte, los tres tipos de soldadura tienen niveles de resistencia similares, y la soldadura con núcleo fundente tiene una resistencia ligeramente mayor que las otras dos.

El tipo de soldadura utilizada para una aplicación específica depende de varios factores, como el tipo de metal que se unirá, el proceso de fabricación y el entorno en el que se expondrá la unión. Sin embargo, esta tabla proporciona una comparación útil de la fuerza de diferentes tipos de soldadura, que puede ser útil al seleccionar el tipo de soldadura adecuado para una aplicación específica.

Obtenga más guías para mejorar sus habilidades de soldadura:

  • ¿Cómo soldar un radiador?
  • ¿Cómo soldar anillos de salto?
  • ¿Qué es la soldadura en pasta y cómo usarla?

Preguntas más frecuentes

1. ¿Cuál es la fuerza de una soldadura?

La fuerza de la soldadura está determinada por su material, generalmente una combinación de estaño y plomo.

2. ¿Qué tan fuerte es la soldadura normal?

La máxima resistencia a la tracción de la soldadura blanda: La soldadura 60-40 se ve significativamente afectada por la temperatura, con un valor de 56 MPa para 66F. La resistencia última a la tracción es el esfuerzo máximo que puede soportar una estructura en tracción. Esto es equivalente a la tensión máxima que puede soportar una estructura en tensión en la curva de tensión-tensión de ingeniería. [9].

3. ¿Es la soldadura lo suficientemente fuerte para mantener unido el metal?

Sí, la soldadura es lo suficientemente fuerte para mantener unido el metal.

4. ¿Qué tan fuerte es soldar vs soldar?

La soldadura blanda y fuerte son las uniones soldadas más duraderas, seguidas de las uniones soldadas. La soldadura requiere aproximadamente 840F, mientras que la soldadura requiere una temperatura de 6500F. En la soldadura, la base de acero y las piezas de trabajo se calientan y funden. No es necesario calentar las piezas de trabajo durante la soldadura. [10].

5. ¿Qué tan fuerte es una junta de soldadura de cobre?

La soldadura es el material utilizado para unir piezas de metal, a menudo para fines de plomería. Tiene un punto de fusión más bajo que el hierro o el acero, por lo que puede fundirse con equipos menos costosos, lo que lo hace adecuado donde las altas temperaturas dañarían otros componentes. Las uniones de soldadura de cobre son más fuertes cuando se les ha permitido enfriarse.

6. ¿Qué es el fundente de soldadura?

El fundente de soldadura es un producto químico que ayuda a limpiar la superficie de los metales y eliminar los óxidos. También proporciona una buena adherencia entre la soldadura, las piezas de metal que se unen y otras uniones soldadas en un artículo. [11].

7. ¿Qué metal no se puede soldar?

Ciertos metales no se pueden soldar, como el aluminio y el magnesio.metro [12]. El aluminio puede corroerse cuando entra en contacto con la soldadura y también es un mal conductor del calor. El magnesio tiene propiedades similares al aluminio, pero puede incendiarse o explotar si se calienta con una llama abierta.

8. ¿Por qué mi soldadura no se pega?

Hay muchas razones por las que la soldadura puede no adherirse. Lo más común es que la superficie de su pieza de trabajo tenga suciedad, mugre u oxidación. Esto se puede resolver fácilmente limpiando todas las áreas con un abrasivo suave y luego aplicando fundente a las superficies antes de volver a intentarlo.

Video útil: ¿Qué tan FUERTE es una conexión de soldadura NEWBIE?

Referencias:

  1. https://material-properties.org/what-is-strength-and-hardness-of-soft-solder-60-40-solder-definition
  2. https://material-properties.org/what-is-strength-and-hardness-of-soft-solder-60-40-solder-definition
  3. https://en.wikipedia.org/wiki/Solder#Libre de plomo
  4. https://www.harrisproductsgroup.com/~/media/Files/PDF/Requested%20Resources/GuidetoBrazingandSoldering.pdf
  5. https://weldguru.com/silver-brazing/
  6. https://www.uvm.edu/riskmanagement/silver-soldering
  7. http://www.thewelderswarehouse.com/blog/silver-solder-braze/
  8. https://rxmechanic.com/soldadura-vs-brazing-vs-soldadura/
  9. https://material-properties.org/what-is-strength-and-hardness-of-soft-solder-60-40-solder-definition
  10. https://www.kaempfandharris.com/industry-news/difference- between-welding-and-soldering
  11. https://www.tempoautomation.com/blog/understanding-soldering-part-4-how-to-use-flux-when-soldering-electronics
  12. https://en.wikipedia.org/wiki/Solderability
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