Todo lo que necesitas saber sobre la soldadura blanda

Actualizado Agosto 2020
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Información útil sobre la soldadura blanda

Última Actualización Agosto 2020


Definición de soldadura blanda

La soldadura blanda (“Soldereing”) es un proceso de unión mecánica, en el que la temperatura en la cual se lleva a cabo el proceso es inferior a 450 ºC  (840 ºF), por lo que el metal base no alcanza su punto de fusión. En este tipo de procedimiento funde el material de aporte.

La soldadura blanda por lo general es asociada a la resistencia de la junta sin embargo, el término se refiere al punto de fusión del material base, donde 450 ºC es la temperatura máxima a lo que se conoce como soldadura blanda; a temperaturas superiores se considera soldadura fuerte.

Aplicaciones de la soldadura blanda

La soldadura blanda es un procedimiento aplicable a metales con bajo punto de fusión como por ejemplo plomo, zinc, estaño, cadmio, bismuto.

Las soldaduras blandas por lo general requieren de la aplicación de un fundente para proteger y humedecer el material base.

La soldadura blanda es un procedimiento ampliamente utilizado en varias disciplinas como mecánica, química y metalurgia. Su principal ventaja es que el procedimiento es muy sencillo, requiere preparar o limpiar la superficie, aplicar un fundente, colocar el material de aporte y esperar por la solidificación y enfriamiento de la junta. 

Mecanismo de Unión de Materiales con soldadura blanda

En la soldadura blanda se produce la unión de las caras de los materiales en contacto mediante la acción capilar, que ejerce el material de aporte en estado líquido, cuya temperatura de fusión debe ser inferior a 450 ºC (840 ºF), siendo inferior a la temperatura de fusión del material base.

La soldadura blanda se considera una unión tipo adhesiva entre el material de aporte y el material base; para este tipo de junta la resistencia depende en mayor grado de la configuración geométrica de la junta, más que la resistencia del material de aporte. En la soldadura blanda mantiene unidad las partes debido a las propiedades de adhesión que se forma en la interface, a diferencia de los otros tipos de soldadura que establecen una unión metalúrgica entre las partes.

La soldadura blanda produce una unión entre los materiales base y de aporte, debido a la reacción entre ambos metales. El material de aporte en fase líquida humedece y se esparce a lo largo de la junta, forma un compuesto inter metálico en la cara de contacto. Durante la solidificación y posterior a ésta, las piezas se mantienen unidas por la acción de atracción entre los átomos de las caras adyacentes de la junta. 

Interface
Interface de Soldadura Blanda (Jefferson's Welding Encyclopedia 1997)

La soldadura blanda posee una amplia gama de materiales de aporte, procesos de fabricación, procedimientos y equipos. Todos los aspectos antes mencionados dependen del tipo de material o aleación a ser soldada. La selección del material de aporte, el diseño de la junta y procedimiento para la fabricación, dependen específicamente del material a soldar. Se entiende como proceso de fabricación a la preparación de la junta (limpieza, geometría bisel) forma de aplicación de calor, aplicación de fundente, entre otros. El rango de temperatura de aplicación del material de  aporte debe ser comparado con la temperatura de fusión del material de aporte; considerando que el material base no debe alcanzar el punto de fusión.

La soldadura con estaño entra en el tipo de soldadura blanda ya durante el proceso, las temperatura de fusión del material de aporte es inferior a la temperatura del material base. La soldadura con estaño es un tema que se le dedica un capítulo aparte en este portal.

Otro tipo de soldadura blanda muy común utilizada es la adhesiva, consiste en un proceso de unión con material adhesivos no metálicos entre las caras de contacto de las piezas a unir. Los materiales adhesivos suelen ser llamados como adherentes. Los adhesivos por lo general se aplican en estado líquido y durante su proceso de solidificación modifican sus propiedades químicas y físicas para producir una unión solida con una resistencia mecánica relativamente alta.

El término adhesivo es muy general e incluye varios tipos de materiales como por ejemplo: cemento, pegamentos orgánicos inorgánicos y sintéticos. Estos términos son aceptados por la norma ANSI/ASTM D907.

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"La soldadura blanda se considera una unión tipo adhesiva"

Dependiendo de ciertas características particulares, los adherentes son acompañados por un adjetivo para indicar su principal característica:

  • Estado físico: adhesivo líquido, cinta adhesiva.
  • Composición química: silicato, adhesivo epóxico, adhesivo fenólico.
  • Material base a ser aplicado: papel, adhesivo, metal, plástico
  • Método de aplicación: aplicación en frío / caliente, con rociador

Aunque los pegamentos para soldadura blanda (fría) es un procedimiento para materiales no metálicos, es posible hoy día soldar metales con pegamentos adhesivos. En el caso de los metales la soldadura es similar.

La soldadura blanda en los metales es un proceso similar a la soldadura de fusión salvo que entre las piezas no se logra una unión metalúrgica. Las superficies a ser unidas no llegan a fundirse aunque en algunos casos el procedimiento se realiza a alta temperatura.

En general posterior a la aplicación de los adhesivos entre las caras a ser unidas, es necesario la aplicación de presión, calor o ambos para completar la unión.

Las uniones con adhesivos deben cumplir con las siguientes características:

  • Durante la formación de la unión, la mezcla adhesiva debe estar en estado líquido preferiblemente, para garantizar el contacto en toda la cara del material a unir con el material adherente.
  • Durante el curado del adhesivo, se enfría, endurece, durante la etapa de enfriamiento, mientras se forma la unión o pegamento entre los materiales base.
  • El adhesivo debe garantizar mutua atracción con las superficies del metal base, además de poseer una buena resistencia mecánica y rigidez para resistir los esfuerzos en la interface metal adhesivo durante las condiciones de servicio.
  • Otra de las características del material adhesivo es que la contracción durante el secado, debe ser mínima, de lo contrario se pueden generar esfuerzos internos indeseados en la junta.
  • Para fabricar una junta de buena calidad y suficientemente fuerte, la preparación de la superficie es un factor determinante. Las caras del metal a unir debe estar limpia, libre de polvo, óxido, aceite o cualquier otro lubricante, grasa o cualquier material extraño.
  • Las juntas deben garantizar una vía de escape para el aire, humedad, solventes o cualquier gas que pudiese quedar atrapado en la junta.
  • Las juntas con soldadura blanda, en cuanto a resistencia y durabilidad deben ser adecuadas para las condiciones de servicio.

¿Sabías qué?

La soldadura blanda se diferencia de la soldadura dura por la temperatura que esta actividad requiere, pues la soldadura blanda no debe superar los 450o. C

En el mercado existen una amplia variedad de pegamentos adhesivos, entre ellos los termoplásticos son los que desarrollan la unión durante la evaporación del solvente o mediante la aplicación de calor.  Otros tipos de pegamentos adhesivos son sensibles a la presión, éstos producen la unión cuando se aplica presión sobre la junta. Otros tipos de adhesivos que normalmente se utilizan para unir metales reaccionan químicamente con agentes de curados o catalíticos. Algunos adhesivos basados en pegamento epóxicos pueden producir uniones con resistencia hasta 70 Mpa (10.000 psi), bajo ciertas condicione de curado (175 C y 1.030 kPa ó 350 F y 150 psi). 


Algunos pegamentos de tipo polímeros se muestran en la tabla anexa (tomada de Welding Encyclopedia 18va Ed

Tipos de Adhesivos en Base a Polímeros para Unir Metales
Solvente

Neopreno

Nitrilo

Uretano (termoplástico)

Estireno – Butadieno

Bloque polímero

Fusión Caliente

Etileno vinilo acetato

Bloque polímero

Poliéster

Poliamida

Sensible a la Presión

Bloque polímero

Acrílico

Químicamente Reactivo

Epóxico

Fenólico

Estructural Acrílico

Anaeróbico

Cianocrilato

Uretano

Ventajas

Las principales ventajas de la soldadura blanda, asocian a la baja temperatura del proceso, el cual tiene un impacto mínimo sobre las propiedades del metal base. Debido que la temperatura del proceso es baja, la energía requerida para la fabricación de una junta, también lo es. Una amplia gama de procedimientos para suministrar el calor del proceso puede ser adoptada, gracias a la flexibilidad de los procedimientos. Adicionalmente este tipo de soldadura es de fácil automatización en la construcción de circuitos eléctricos y dispositivos electrónicos. Las soldaduras frías son fáciles de separar en caso que no cumplan con los estándares de calidad.

Las soldaduras blandas con altos estándares de calidad pueden obtenerse mediante procedimientos controlados y cuidadosamente supervisados. Este tipo de juntas también puede ser fácilmente reparadas. Los equipos y/o sistemas para fabricar soldaduras en frío son relativamente sencillos.

La forma en que el material de aporte humedece y se esparce a lo largo de la superficie del metal base depende de la tensión superficial del material y el grado o tipo de aleación que se forma durante el proceso de soldadura.

Ventajas de Pegamentos y Adhesivos

La soldadura blanda mediante la aplicación de pegamentos adhesivos ofrece algunas ventajas en comparación con la soldadura convencional, las cuales se mencionan a continuación:

  • El pegamento adhesivo es capaz de unir materiales diferentes por ejemplo metales con plásticos.
  • Permite la unión de láminas muy delgadas que no son factibles de soldar mediante los procedimientos de fusión, debido al fenómeno de la distorsión.
  • Permite unir piezas con diferente espesor
  • La soldadura blanda con material adhesivo permite unir materiales de aleaciones sensibles al calor y producir juntas de contornos continuos.
  • Los pegamentos adhesivos además de producir la unión entre los componentes puede servir como sellante o revestimiento protector.
  • Los adhesivos pueden servir como una capa de aislamiento térmico y/o eléctrico entre las superficies que se unen.
  • Las juntas con uniones adhesivas pueden lograrse con superficies planas, libres de orificios,  protuberancias, etc.
  • Los adhesivos flexibles permiten absorber impactos y vibraciones, lo que se traduce en larga vida en condiciones de fatiga.
  • Los adhesivos ofrecen buena amortiguación al sonido.
  • Las uniones adhesivas puede combinarse con la soldadura convencional (resistencia) con el objetivo de mejorar la capacidad de carga o resistencia de la junta.
  • Las uniones adhesivas permiten ahorrar peso en la estructura, cuando se realizan trabajos de fabricación ligera. La soldadura blanda con pegamento ofrece un ahorro significativo en peso en fabricación ligera.

Limitaciones de la Soldadura Blanda con Adhesivo

Las principales limitaciones de la soldadura blanda por adhesivo que deben considerarse para las aplicaciones que se vayan a emplear son las siguientes: 

  • No soportan cargas por esfuerzos de corte o impacto.
  • Las temperaturas de operación deben ser inferior a 260 ºC (500 ºF).
  • El espesor de las capas de adhesivo deben ser inferior a 0,13 mm (0,005”).
  • La junta debe ser diseñada de tal forma que soporte una distribución uniforme de carga en tensión pura o corte.
  • Las condiciones de servicio son limitadas, debido a que la mayoría de los pegamentos adhesivos pueden degradarse cuando se exponen a ambientes húmedos y calientes.
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Truco de Experto

Recuerda que este tipo de soldadura se aplica más que nada para piezas u objetos pequeños, desde plásticos hasta piezas eléctricas. 


Fundentes

Normalmente en la soldadura fría se requiere de la aplicación de un fundente con el objetivo de limpiar la junta, reducir la tensión superficial entre el material aporte y el sustrato sólido. La mayoría de los fundentes mejora la difusión y capacidad de humedecer del material de aporte.

La humidificación tiene a lugar cuando el material de aporte deja una capa continua y permanente sobre la superficie del material base. La formación de aleación entre el material de aporte y el material base, depende en primer lugar de la solubilidad del material base en el material de aporte. Un alto grado de aleación que puede formarse entre el material de aporte y el metal base puede ser causante de un retraso en la difusión, por lo tanto una característica de un buen metal base solo disuelve una pequeña porción del material base. Dependiendo de los metales involucrados es posible que se formen compuestos inter metálicos producto de la mezcla entre el material de aporte y el metal base. 

En algunos casos las juntas soldadas son diseñadas con brechas geométricas o gargantas que requieren capilaridad para ser ocupadas por el material de aporte. La acción de la capilaridad es mejorada con la disminución de la tensión superficial, reduciendo la brecha en la junta y recurriendo a un fundente con alta capacidad de desplazamiento. 

Para garantizar la calidad de la soldadura, las caras de los materiales a unir deben estar limpias, libres de cualquier impureza, suciedad, óxido o cualquier otro contaminante. Los fundentes cumplen con la función de garantizar la limpieza de la superficie a soldar, mediante una reacción química con la superficie del metal. El ataque químico debe ser leve y en ningún casos sustituye la limpieza manual o mecánica de la junta.

Por lo general los fundentes se activan con el calor, limpiando las superficies en contacto y brindado protección contra la oxidación durante el proceso de soldadura. El material de aporte debe ser aplicado cuando la junta alcanza la temperatura de soldadura. Durante el enfriamiento, los residuos de fundente deben ser removidos o limpiados de la junta con el objetivo de evitar un temprano deterioro de la junta.

Los factores que afectan el humidificación, dispersión y acción capilar del material de aporte, se intervienen en la calidad final de la junta. En general una condición inadecuada de la superficie resulta en una junta con calidad deficiente.

Algunos metales como el cromo por ejemplo, presentan dificultades para ser humedecidos por la mayoría de los materiales de aporte, la impermeabilidad es la retracción que sufre el material de aporte en una superficie previamente humedecida que deja áreas descubiertas. Los problemas de impermeabilidad se presentan debido a limpieza inadecuada de la junta, selección incorrecta del fundente, o selección impropia del material de aporte.

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"Las soldaduras blandas con altos estándares de calidad pueden obtenerse mediante procedimientos controlados y cuidadosamente supervisados. "

Procedimiento Básico

Para realizar una soldadura blanda se deben seguir los siguientes pasos:

Selección del Metal Base

El material base es seleccionado específicamente de acuerdo a las propiedades que requiere cada pieza, de acuerdo a su función en el conjunto o ensamble. Entre las propiedades que define la selección de un material base se conocen: resistencia, ductilidad, conductividad eléctrica, resistencia a la corrosión y/o erosión; el más importante para la fabricación es la soldabilidad. La soldabilidad define la selección del fundente, el método para preparación de la superficie

La selección del material de aporte debe ser consistente con el material base, debe garantizar un buen flujo, penetración y humidificación así como también las propiedades deseadas de la junta luego de finalizada.

Selección del Fundente

El criterio para seleccionar un fundente debe estar basado en la capacidad de humedecer el material base, remover los residuos de material sobrante luego de la limpieza manual y adicionalmente un buen fundente debe proveer protección contra la corrosión durante el proceso de soldadura. Otro factor a considerar para seleccionar un fundente es la soldabilidad (capacidad de un material a ser unido mediante soldadura). Los fundentes a base de resinas suelen ser utilizados en la fabricación de componentes eléctricos y electrónicos o en metales con previamente revestido con un compuesto soldable. 

Los fundentes inorgánicos son los más utilizados en aplicaciones industriales como por ejemplo plomería, radiadores para vehículos entre otros. En la tabla siguiente se indica el tipo recomendado de fundente dependiendo del material base.

Material BaseResinaOrgánicoInorgánicoEspecialNo Recomendado
Aluminio   X 
Aluminio Bronce   X 
Berilio    X
Berilio – Cobre XX  
CadmioXXX  
Hierro Fundido   X 
Cromo    X
CobreXXX  
Cobre - Aluminio  X  
Cobre NíquelXXX  
Cobre Silicón  X  
OroXXX  
Inconel   X 
PlomoXXX  
Magnesio    X
Manganeso –Bronce    X
Monel XX  
Níquel XX  
Níquel Hierro XX  
PlatinoXXX  
PlataXXX  
Acero Inoxidable  X  
Acero  X  
EstañoXXX  
Estaño – BronceXXX  
Estaño – PlomoXXX  
Estaño – Níquel XX  
Estaño ZincXXX  
Titanio    X
Zinc XX  
Fundición de Zinc    X
soldadura grande

Diseño de la Junta

El diseño de la junta deben ser diseñadas para cumplir con el requerimiento del ensamblaje de cada pieza, permitir la aplicación del fundente y el material de aporte. Las juntas deben tener la suficiente holgura para absorber las deformaciones propias producto del calentamiento. 

En casos que juntas con características especiales debido a su geometría, pueda ser complicada la soldadura, es recomendable recurrir a otros métodos para mantener la unión como dobladura, remachado, o cualquier otro método válido de unión.

Tipos de soldadura blanda.

De acuerdo al procedimiento de ejecución de la soldadura se puede clasificar de la siguiente forma:

  • Soldadura blanda con soplete
  • Soldadura blanda en horno
  • Soldadura blanda por inducción
  • Soldadura blanda por resistencia
  • Soldadura blanda por inmersión
  • Soldadura blanda por infrarrojos
  • Soldadura blanda con soldador de cobre
  • Soldadura blanda por ultrasonido
  • Soldadura blanda con pasta
  • Soldadura blanda con olas

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