El cobre es un metal blando y no ferroso que se puede doblar, cortar, moldear y unir fácilmente mediante varios procesos de soldadura. Si bien se usa a menudo para fabricar artículos decorativos para el hogar y la arquitectura, es un excelente conductor de electricidad y calor, por lo que se usa ampliamente en la industria eléctrica, mientras que las tuberías de cobre, las válvulas y otros accesorios se usan comúnmente para plomería.
Dado que es dúctil y altamente maleable, el cobre también se utiliza como elemento principal en cientos de aleaciones diferentes, incluyendo latón, bronce y cobre de níquel. Los elementos de aleación más comunes utilizados para las 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.
Unión de cobre con Cobre o Aleaciones de cobre
El cobre y la mayoría de las aleaciones de cobre se pueden unir con éxito mediante procesos de soldadura, soldadura fuerte o soldadura. El proceso exacto elegido depende en gran medida de si está soldando cobre puro o una aleación. Si está soldando una aleación, los elementos de aleación determinarán qué proceso se utiliza, así como todos los demás factores que se tienen en cuenta al soldar, incluido el material de relleno utilizado.Por supuesto, los diferentes procesos de soldadura y relacionados requieren diferentes herramientas y técnicas, y es importante aprender las habilidades requeridas para qué proceso necesita usar.
La soldadura, que es uno de los primeros métodos utilizados para unir metal, consiste en calentar el metal de relleno (en forma de alambre de relleno) para que se derrita y llene las juntas. La soldadura suave es el proceso más simple, y el que se usa comúnmente en y alrededor del hogar para reparar pequeños artículos de metal. También es el método utilizado por los plomeros para unir y reparar tuberías de cobre y accesorios de cobre.Puede usar un soldador económico o un soplete con un fundente adecuado para soldadura suave. La soldadura dura implica calentar los materiales de relleno a una temperatura mucho más alta, por lo que la junta será mucho más fuerte que otras juntas soldadas. El material de relleno es diferente y generalmente contiene plata, por lo que la técnica a menudo se conoce como soldadura fuerte de plata. Sin embargo, la soldadura fuerte verdadera se ejecuta a una temperatura aún más alta.
La soldadura fuerte es esencialmente una técnica similar a la soldadura, y utiliza el mismo tipo de material de relleno (alambre o varilla de soldadura fuerte) utilizado para la soldadura. Las juntas deben estar muy cerca para que la acción capilar pueda dibujar el metal de relleno entre las piezas de cobre que se unen. A pesar de que las temperaturas utilizadas deben ser considerablemente más altas que las requeridas para soldar, el metal base no debe calentarse hasta el punto de fusión.Utilizado ampliamente para trabajos de plomería, la soldadura fuerte también se puede usar para unir diferentes tipos de metal, así como piezas de trabajo de metal que tienen diferentes espesores.
La soldadura, o más exactamente la soldadura por arco, incorpora una serie de técnicas diferentes más específicas. En general, se prefieren los procesos de soldadura que utilizan gases de protección, aunque la soldadura de arco metálico blindado (SMAW), que también se conoce comúnmente como soldadura manual de arco metálico (MMA), se puede usar para aplicaciones que no son críticas. Es un método útil para una variedad de espesores de aleación de cobre, especialmente porque los electrodos cubiertos para soldar aleaciones de cobre con SMAW están disponibles en una amplia gama de tamaños estándar.
Los gases de protección utilizados normalmente para soldar cobre y aleaciones de cobre son argón y helio, o mezclas de los dos, ya sea para soldadura al arco de metal de gas (GMAW), soldadura al arco de tungsteno de gas (GTAW) o soldadura al arco de plasma (PAW), que es particularmente popular para soldar aleaciones de cobre.Generalmente se prefiere argón si el cobre o la aleación de cobre se suelda manualmente y tiene una conductividad térmica relativamente baja o tiene menos de 3,3 mm (0,13 pulg.) de espesor. Se prefiere helio o una mezcla de argón de helio (75 por ciento) para soldar a máquina secciones delgadas o soldadura manual de secciones más gruesas. Esta mezcla también se recomienda para metales más gruesos o cobre que tengan una alta conductividad térmica.
Otras puntas superiores para soldadura por arco de cobre incluyen:
* Siempre que sea posible, use la posición plana para soldadura por arco de cobre.
• GTAW y SMAW se pueden usar para soldar en otras posiciones, incluida la parte superior.
* Si se suelda en posiciones verticales y aéreas utilizando electrodos de potencia pulsada y de pequeño diámetro, GMAW se puede usar con algunas aleaciones de cobre.La expansión térmica del cobre y sus aleaciones, así como su mayor conductividad térmica, dan como resultado mayores distorsiones de soldadura que al soldar acero dulce.
* Para minimizar la distorsión y deformación, los soldadores deben centrarse en los procesos de precalentamiento correctos y las soldaduras por tachuelas, así como seguir las secuencias de soldadura adecuadas.
Propiedades del cobre y sus aleaciones a tener en cuenta Al Soldar
Cualquiera que sea el proceso de soldadura utilizado para unir cobre y sus aleaciones, es importante prestar atención a las propiedades que hacen que la soldadura de cobre sea diferente a la soldadura de aceros al carbono. Por ejemplo, el cobre y las aleaciones de cobre, cuando se funden, son muy fluidas y tienen:
• Alta conductividad térmica
• Alta conductividad eléctrica
• Un alto coeficiente de expansión térmica que es aproximadamente un 50 por ciento más alto que el acero al carbono
• Un punto de fusión relativamente bajo
• Corto caliente que hace que algunas aleaciones se vuelvan frágiles a altas temperaturas
• Resistencia que se debe en gran medida al trabajo en frío
El punto de fusión del cobre y sus aleaciones es enormemente variable, pero 538 °C por debajo del punto de fusión del acero al carbono. Además, el cobre no exhibe el mismo tipo de colores térmicos que se ven cuando se suelda el acero, y cuando se funde, su fluidez es mucho mayor.
La Asociación para el Desarrollo del Cobre (CDA) Inc. que ha establecido un sistema de designación de aleación ampliamente utilizado en toda América del Norte, tiene una gran cantidad de información sobre soldadura de cobre y aleaciones de cobre para cualquier persona que desee aprender más.