soldadura BRAZING principios del proceso

BRAZING
BRAZING (SOLDADURA FUERTE)

DEFINICION
La American Welding Society (AWS)define
Brazing como:
Un grupo de procesos de soldadura los cuales
producen coalescencia de materiales
calentándolos a una temperatura determinada y
mediante el uso de metal de aporte que tiene una
temperatura de liquidus alrededor de 840ºF
(450ºC) y por debajo de la temperatura de solidus
del material base. El material de aporte es
distribuido entre las superficies ajustadas
estrechamente de la unión por la atracción
capilar.

COMPARACION ENTRE SOLDERING,
BRAZING Y SOLDADURA

• Fabricación económica de ensamblajes complejos
y multi-componentes.
• Método simple para obtener una área de unión
extensiva o larga.
• Temperatura de unión capaz de aproximarse a la
del metal base
• Excelente distribución de esfuerzos y propiedades
de trasferencia de calor.
• Habilidad para preservar recubrimientos protectores
de metal o “cladding”
• Habilidad de unir materiales disimilares
Ventajas del Brazing

• Habilidad de unir espesores de material que varían
ampliamente en tamaño
• Habilidad de unir componentes metálicos porosos
• Habilidad de fabricar grandes ensamblajes en una
condición libre de esfuerzos
• Habilidad de preservar características metalúrgicas
especiales de los metales
• Capacidad para tolerancias de producción de
precisión
• Reproducibilidad y confiabilidad en técnicas de
control de calidad
Ventajas del Brazing

• El ensamble o la región a ensamblar de las partes a
ser unidas es calentada a una temperatura arriba
de 450ºC (840ºF).
• Las partes a ensamblar alcanzan una temperatura
lo suficientemente alta para fundir el material de
aporte pero no las partes
• El material de aporte fundido, se introduce en la
junta por acción capilar y moja las superficies del
material base.
• Las partes son enfriadas para solidificar el material
de aporte
Pasos para realizar el Brazing

soldadura BRAZING principios del proceso

Procesos de Brazing
PROCESO SIMBOLO
Block Brazing*
Diffusion Brazing
Dip Brazing
Electron Beam Brazing
Exothermic Brazing
Flow Brazing*
Furnace Brazing
Induction Brazing
Infrared Brazing
Laser Beam Brazing
Resistance Brazing
Torch Brazing
Twin Carbon Arc Brazing*
BB
DFB
DB
EBB
EXB
FLB
FB
IB
IRB
LBB
RB
TB
TCAB

Selección del Brazing sobre otros
métodos de soldadura
Cuando se requiere realizar una unión de metales
fuerte y permanente la decisión se puede inclinar
para cualquiera de los dos métodos soldadura o
braze, pero ¿cual es mejor?

Mechanical Bonding Adhesive Bonding Soldering Welding Brazing
Economy BEST BETTER BETTER GOOD BETTER
Strength GOOD GOOD BETTER BEST BEST
Energy Used BEST BETTER BETTER GOOD BETTER
Control GOOD GOOD BETTER BEST BEST
Flexibility GOOD GOOD BETTER BETTER BEST

Esta decisión va a depender de algunos factores
claves según las circunstancias:
• Tamaño de las partes a ser unidas
• Espesor de las secciones transversales
• Configuración de la junta
• Naturaleza de los metales base
• El número de uniones a ser realizadas

• Tamaño de las partes a ser unidas
– La soldadura es usualmente mas adecuada
para ensambles largos
– No hay manera de establecer exactamente el
punto en el cual el tamaño del ensamble a
realizar alguno de los métodos de unión es mas
práctico que el otro. Hay muchos factores que
intervienen. Se puede tomar esta regla como
punto de inicio:
• Ensambles largos – Soldadura si la naturaleza del metal
lo permite, ensambles pequeños – braze, ensambles
medios – experimentar.

• Espesor de las secciones transversales
– El espesor de las secciones transversales de los materiales
base es una consideración importante para la selección
del método de unión:
– Si ambas secciones son relativamente gruesas por ejemplo
0.5” (12.7mm) cualquiera soldadura o brazing pueden
producir una unión fuerte, pero si se requiere realizar una
unión en “T” con una lámina de 0.005” (0.127mm) y una
placa de media pulgada por ejemplo el brazing es la mejor
opción.

• Configuración de la junta
– Puede ser realizado un punteo más fácilmente por
soldadura que por brazing, pero si es una unión lineal es
mas sencillo realizarlo por brazing.

• Naturaleza de los metales base
– Soldar metales disimilares por ejemplo cobre con acero
inoxidable representa muchos problemas.
– Realizar una unión de materiales disimilares por brazing no
representa un obstáculo. Lo único que debe hacerse es
seleccionar el material de aporte compatible
metalúrgicamente con estos dos metales base y que el
punto de fusión sea menor que cualquiera de ellos, se
obtendrá una unión fuerte, con una mínima alteración de
los metales.

• El número de uniones a ser realizadas
– Cuando son pocos los ensamblajes a realizar la decisión de
usar soldadura o brazing dependerá de los factores
anteriormente mencionados, pero cuando se trata de
numerosos ensambles las técnicas de producción y los
factores de costo son decisivos.

Fabricación de cilindros
Cuando se puede pensar en
utilizar brazing

En lugar de fabricar una pieza con barrenos por
fundición se puede utilizar una barra y reforzar la
parte donde van los barrenos con placa soldada
con brazing.
utilizar brazing

Para la fabricación de un árbol de leva en la cual se realiza un
maquinado a partir de una barra sólida para posteriormente
forjar la leva y realizar un maquinado final.
Se puede realizar por unión mecánica o por brazing:
utilizar brazing

Extensiones o proyecciones en partes metálicas
utilizar brazing

Fabricación de un bastidor base
utilizar brazing

Cuando se puede pensar en utilizar brazing
utilizar brazing

Dos metales mejor que uno.
utilizar brazing

• Diseño de junta
• Material de aporte
• Esfuerzos residuales
• Ensamble, herramental y colocación del material
de aporte
Factores que controlan las
propiedades del Brazing

Principio del diseño de junta, tipos de uniones por
brazing.

• Principio del diseño de junta, tipos de uniones por
brazing.
–Diseño para distribuir esfuerzos

• Principio del diseño de junta, tipos de uniones por
brazing.
–Diseño para condiciones de servicio.

Material de aporte

de aporte
• Buen ajuste y claro apropiado

de aporte
1. Buen ajuste y claro apropiado
Coeficiente de expansión térmica (ver tabla)

Ensamble, herramental y colocación del material
de aporte (Cont.)
2. Limpieza de los metales
• Limpieza Química
• Limpieza Mecánica
3. Aplicación de Fundente (Flux) (ver tabla Flux como
indicador de temperatura)

de aporte (Cont.)
4. Ensamblar para realizar el brazing

de aporte (Cont.)
4. Ensamblar para realizar el brazing (Cont.

de aporte (Cont.)
4. Ensamblar para realizar el brazing (Cont.)

• Ensamble, herramental y colocación del material de
aporte (Cont.)
5. Realizar el ensamblaje mediante brazing

de aporte (Cont.)
6. Realizar limpieza de la junta final (ver tabla)

TORCH BRAZING
DEFINICIÓN: El torch brazing (TB) es un proceso
en el cual el calentamiento requerido para que
el material de aporte se fusione y fluya es
generado por una flama de gas combustible.

APLICACIONES
El “torch brazing” es usado virtualmente en todas las industrias
en donde se utiliza brazing y no esta limitado por la cantidad
de producción
Manual Torch brazing se usa en aplicaciones con producción
de bajo volumen y en ensambles grandes donde se requiere
de uniones múltiples en varias posiciones en donde se
necesita soldar con calentamiento localizado. También es
usado en el campo de la instalación y situaciones de
reparación.
Torch brazing semi o totalmente automatizado se utiliza en
aplicaciones donde el debido al volumen de producción el
brazing manual ya no es económicamente viable.

Ventajas
• Cualquier cantidad de uniones pueden ser realizadas
manualmente y para grandes cantidades pueden ser
automatizadas
• El equipo de brazing manual es portable facilitando las
aplicaciones en campo.
• La inversión de capital es pequeña para la adquisición del
equipo utilizado en brazing manual
• El equipo de oxi-combustible puede ser usado para otros
propósitos ( soldadura y corte).
• La flama de gas combustible puede ser ajustada de varias
maneras dependiendo de la aplicación.
• El calentamiento con soplete es mas práctico para
ensamblajes grandes, tales como unidades de aire
acondicionado
VENTAJAS Y LIMITACIONES

• Un rango amplio de gases combustibles pueden ser utilizados
dependiendo del costo, disponibilidad, y cantidad requerida.
• Todos los materiales base los cuales no se degradan en
ambientes oxidantes, y para los cuales hay fundentes
disponibles, pueden ser soldados con “torch brazing”
• Uniones con secciones transversales disimilares o con
materiales disimilares pueden ser soldados con la apropiada
localización y cantidad de calor, controlados por el
movimiento de uno o más sopletes.
• En componentes grandes con uniones pequeñas o múltiples,
el calentamiento con soplete provee una fuente de calor
localizada.
• En componentes pequeños que no requiere de aportes
grandes de calor, el calentamiento con soplete es rápido.

• A través de un movimiento adecuado del soplete,
el calentamiento de la unión puede ser controlado
para que el material fluya desde la parte más fría a
la más caliente por atracción capilar.
• Uniones con un ajuste pobre pueden ser soldadas
mediante el control del flujo utilizando habilidades
de manipulación del soplete.
• Una selección amplia de materiales de aporte
puede ser utilizada.
• La habilidad de utilizar el “torch brazing” es
adquirida rápidamente por los soldadores.

Limitaciones
• El torch brazing es realizado en ambientes oxidantes
requiriendo cierto grado de limpieza post-brazing
para remover los residuos de fundente.
• El uso de flux resulta en un alto grado de porosidad
en la junta en comparación a la realizada en
atmósfera controlada.
• La soldadura por braze en masas extremadamente
grandes puede ser caro.

• Algunos materiales base como el titanio y zirconio
no se pueden soldar con braze
• El brazing manual es una labor intensiva
• En general, la temperatura máxima en donde el
torch brazing es práctico es 1800ºF (982ºC).
• Los materiales de aporte de torch brazing que
contienen cadmio representan un riesgo para la
salud.
• El uso de flux crea un potencial de corrosión de las
uniones en el caso de quedar residuos.

• El área de la unión debe estar accesible
• Debe usarse flux excepto en uniones que utilizan
aleación de cobre.
• Claro de la unión 0.001-0.005 in (0.0254-1.1270mm)
DISEÑO DE JUNTAS

FURNACE BRAZING
DEFINICIÓN: según la AWS se define como el
proceso mediante el cual se pueden unir
componentes con material de aporte pre-colocado
para después cargarlo en el horno y realizar el
brazing.

TIPOS DE HORNOS
• Hornos tipo Bach
• Hornos Semicontínuos
• Hornos Tort/bell
• Hornos de vacio tipo Bach

• Todos los hornos deben tener un control
automático de temperatura y registro de
parámetros de trabajo.
• Deben ser capaces de proveer una uniformidad
de temperatura para un calentamiento
adecuado
• Todos los instrumentos deben ser calibrados de
acuerdo a la especificación AMS 2750
Instrumentación

• Termopares para el control de la carga de trabajo
• Termopares para el control de la zona de trabajo
• Instrumentos para controlar la atmosfera:
• Dispositivos electrónicos para medir el punto de
rocío para medir el vacío
Instrumentación

• Presión parcial del gas de operación
• Sistemas de enfriamiento
• Hornos de vacio semi-continuos
• Fundentes empleados en furnace brazing
• Atmosfera protectora en furnace brazing
• Limpieza
• Diseño y claro de la junta
• Ensambles y herramentales
Otras consideraciones

• Limpieza detallada de partes para furnace brazing
• Selección de material de aporte para atmosferas
protectoras en el furnace brazing
• Hornos para atmosferas protectoras del brazing
Otras consideraciones

• En este proceso puede o no haber presencia de
fluxes todo depende de la atmosfera con se valla
a trabajar.
Fluxes

• Brazing handbook, American welding
society, 1991
• The Brazing Book, Lucas Milhaupt Inc.
• ASM handbook : Welding, brazing and
soldering, ASM International
Bibliografía

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