Materiales especiales y sus retos de unión en soldadura

En este artículo vamos a desglosar tres grandes grupos de materiales especiales que presentan retos particulares al soldarse: el aluminio, el acero inoxidable y las uniones de metales disímiles. Exploraremos sus características, los principales desafíos al soldarlos y buenas prácticas para abordarlos.

1. Soldadura de aluminio

Características del material

• El aluminio tiene una alta conductividad térmica, lo que significa que disipa el calor con rapidez.

• Posee un punto de fusión relativamente bajo comparado con otros metales de uso común en soldadura.

• Forma una capa de óxido de aluminio (Al₂O₃) sobre su superficie que tiene un punto de fusión mucho más alto que el aluminio puro, lo que complica la fusión directa.

• Es más propenso a deformarse o a presentar distorsión térmica durante la soldadura.

Retos al soldar aluminio

• Porosidad: Debido a que el aluminio fundido puede disolver hidrógeno, al solidificarse puede quedar atrapado como gas y generar poros.

• Hot-cracking (fisura en caliente): Algunas aleaciones de aluminio (por ejemplo 6xxx, 7xxx) pueden albergar películas líquidas en los bordes de grano durante la solidificación, lo que facilita fisuración.

• Distorsión y quemado (burn-through): Su alta conductividad hace que el calor se disipe, obligando al soldador a ajustar los parámetros con cuidado para evitar que queme o deforme la pieza.

• Problemas de penetración/fusión: Deben cuidarse parámetros como la velocidad de avance, amperaje, y que la limpieza sea adecuada para asegurar buena fusión.

2. Soldadura de acero inoxidable

Características del material

• Los aceros inoxidables (por ejemplo los austeníticos 304/316) tienen buena resistencia a la corrosión gracias al cromo que forma una capa pasiva de óxido.

• Sin embargo su conductividad térmica es relativamente baja y su coeficiente de expansión térmica es alto comparado con otros metales. Esto influye en la soldadura.

• La exposición a temperaturas elevadas puede provocar precipitación de carburos de cromo en los límites de grano (sensibilización), lo cual reduce la resistencia a la corrosión.

Retos al soldar acero inoxidable

• Distorsión y deformación: Por su expansión térmica y conductividad térmica baja, el calor se queda concentrado y puede generar deformaciones.

• Sensibilización (carburos de cromo): Si la zona afectada por el calor (HAZ) permanece en temperaturas críticas, se forman carburos en los límites de grano que degradan la resistencia a la corrosión intergranular.

• Contaminación: Por ejemplo al usar cepillos de alambre que ya han tocado acero al carbono se pueden introducir partículas de hierro que dañan la pasividad del acero inoxidable.

• Óxido y “heat-tint”: La alta temperatura puede provocar cambio de color (tintas) y debilitar la capa de óxido protector.

3. Soldadura de metales disímiles

¿Qué significa “metales disímiles”?

Se refiere a la unión de dos metales con propiedades físicas, químicas o estructurales significativamente diferentes — por ejemplo, aluminio a acero, cobre a titanio, acero inoxidable a carbono, etc.

Retos principales en la unión de metales disímiles

• Formación de compuestos intermetálicos frágiles (IMCs): Cuando dos metales diferentes se funden o se mezclan a nivel atómico, pueden formarse capas de IMCs que son brittles (frágiles) y reducen la ductilidad y resistencia de la junta.

• Diferencias en propiedades térmicas: Tales como conductividad térmica, coeficiente de expansión térmica, punto de fusión, etc. Estas diferencias generan tensiones residuales, deformaciones, agrietamientos, o incluso separación de la unión.

• Corrosión galvánica: Cuando se unen metales con potenciales electroquímicos distintos y están en contacto con un electrolito, puede generarse corrosión acelerada de uno de los metales.

• Compatibilidad metalúrgica: No todos los metales se pueden soldar directamente; algunas combinaciones requieren intercapas, tratamientos especiales o procesos alternativos.

En conclusión soldar materiales especiales como el aluminio, el acero inoxidable o bien metales disímiles implica ir más allá de los parámetros básicos de soldadura. Requiere conocimiento profundo de la metalurgia, propiedades térmicas, compatibilidad de materiales y procesos adecuados. Con las buenas prácticas correctas preparación, control térmico, selección de consumibles y atención al detalle se pueden lograr uniones confiables y de alta calidad.