Acción capilar: la ciencia detrás de la soldadura fuerte: cómo funciona la soldadura fuerte

Oct 18 2013
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Si pasó el dedo por un lingote de metal o una pieza de metal que se ha trabajado en una forma específica para almacenarla, podría describir su superficie como suave al tacto. Si observara la misma pieza bajo un microscopio, vería la verdad: que la superficie del metal está plagada de rincones y grietas. Cuando junta dos piezas de metal, estas imperfecciones e irregularidades crean canales a lo largo de los cuales puede moverse un líquido. En la soldadura fuerte, ese líquido es un metal de aporte fundido, y la fuerza que lo empuja a través de los "poros" microscópicos se denomina acción capilar .

Puede crear un modelo de acción capilar colocando un trozo de tubo de vidrio en un recipiente con agua. Cuando hagas esto, verás que el líquido sube por el tubo, más alto que el nivel del agua en el plato. Esto ocurre porque las moléculas de agua son pegajosas: les gusta permanecer cerca unas de otras y también les gusta adherirse a las superficies de otros materiales. Los científicos se refieren al primer fenómeno como cohesión , al segundo como adhesión . Cuando la adhesión es más fuerte que la cohesión, comienza la acción capilar. En otras palabras, las moléculas de agua que se adhieren a la superficie del tubo de vidrio tiran hacia arriba de las moléculas de agua que se encuentran debajo.

La acción capilar depende del diámetro del tubo de vidrio. A medida que el diámetro disminuye, la columna de agua se eleva más. A medida que aumenta el diámetro, la columna de agua cae a una posición más baja. Esto sucede porque las fuerzas de atracción entre las moléculas de agua ejercen una atracción más fuerte en distancias más cortas.

La soldadura fuerte también depende de la acción capilar , lo que significa que el metal que se une debe permanecer sólido para que el metal de aporte, una vez licuado, pueda arrastrarse a lo largo de las superficies adyacentes que se ajustan estrechamente. Para cumplir con este requisito, el metal de aporte debe tener una temperatura de fusión superior a 840 grados Fahrenheit (450 grados Celsius) pero por debajo del punto de fusión de los metales que se unen [fuente: Sulzer Metco]. El metal de aporte se puede colocar en la junta antes de calentar o alimentar la junta mientras se calienta. Pero en cualquier situación, la temperatura debe permanecer en un cierto rango para promover una buena acción capilar. Un artesano también debe tener en cuenta el espacio entre las piezas de metal contiguas. La soldadura fuerte funciona mejor si la holgura de la unión se encuentra entre 0,001 y 0,005 pulgadas (0,0025 y 0,0127 centímetros) [fuente: Belohlav ]. Si el espacio es más estrecho, el movimiento del relleno puede verse obstaculizado. Si es más ancha, las fuerzas capilares se reducirán y la junta resultante puede no ser tan fuerte.

Si está pensando que la soldadura fuerte se parece mucho a la soldadura , tiene razón. La soldadura generalmente usa un relleno para unir dos piezas de metal, pero requiere una temperatura mucho más alta. De hecho, la soldadura en realidad fusiona las dos piezas de metal al derretir los metales "base" y, si se usa, el relleno. La acción capilar no puede ocurrir durante la soldadura porque no hay una superficie sólida a lo largo de la cual se pueda mover el relleno.

Soldadura fuerte versus soldadura blanda

Al igual que la soldadura fuerte, la soldadura blanda se basa en la acción capilar, pero utiliza metales de aporte con puntos de fusión por debajo de los 840 grados Fahrenheit y, por lo tanto, produce uniones más débiles. Por ejemplo, algunos plomeros a menudo sueldan tuberías de cobre fundiendo estaño o aleaciones de estaño en el espacio entre las tuberías. El punto de fusión del estaño es de 450 grados Fahrenheit (232 grados Celsius).

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