PROCESO DE SOLDADURA DE ESTAÑO
3 PROCESO DE SOLDADURA DE ESTAÑO ÍNDICE OBJETIVO GENERAL.................................................................................................................... 4 INTRODUCCIÓN.............................................................................................................................. 4 Tipos de materiales a unir............................................................................................................ 5 Aleación de aporte......................................................................................................................... 5 Uso de materiales, consumibles y sus características........................................................ 6 Seguridad en el proceso de soldadura con estaño .............................................................. 7 Manejo de sustancias inflamables ............................................................................................ 8 Uso adecuado de equipo periférico .......................................................................................... 9 EQUIPO DE SEGURIDAD............................................................................................................ 10 PROCESO DE SOLDADURA...................................................................................................... 10 Preparación de superficies........................................................................................................ 13 Capilaridad..................................................................................................................................... 14 Temperatura ideal e impurezas ................................................................................................ 14 BIBLIOGRAFÍA.............................................................................................................................. 17
4 PROCESO DE SOLDADURA DE ESTAÑO OBJETIVO GENERAL La persona conocerá y aplicará los conocimientos adecuados para la realización de soldadura de estaño, siguiendo las medidas de seguridad correspondientes, teniendo como resultado un proceso correcto con calidad óptima. INTRODUCCIÓN La soldadura a gas fue uno de los primeros procesos de soldadura desarrollados que demostraron ser aplicables a una gran variedad de materiales. Durante años fue el método más utilizado para soldar metales no ferrosos. El proceso de soldadura en sí es conocido como el proceso de fijación en donde se realiza la unión de dos o más piezas de un material que por lo general es metálico o termoplástico a través de la fusión, en la cual las piezas son soldadas fundiendo ya sea con material de aporte, metal o plástico, que al fundirse forma un charco de material fundido entre las piezas a soldar, a esto se le denomina el charco de soldadura y que en el proceso de enfriamiento se convierte en una unión fija a la que se denomina cordón. El operario soldador de estaño debe dominar la práctica ya que es una tarea manual delicada. En este tipo de soldadura es imprescindible la habilidad para soldar con efectividad ya que influye directamente en el buen funcionamiento del montaje y en el tiempo de vida útil. Una soldadura mal hecha puede causar que el producto falle en algún momento.
5 PROCESO DE SOLDADURA DE ESTAÑO Tipos de materiales a unir Como se menciona anteriormente, la soldadura con estaño es un sistema de unión permanente entre al menos dos piezas metálicas. Pueden utilizarse muchos procedimientos, pero en todos ellos hemos de distinguir el metal base que son las piezas que hemos de unir y el metal de aportación que es el metal que utilizamos para interponer entre las piezas a soldar. En este tipo de soldadura el metal base puede ser cobre, acero, latón, bronce y zinc y es muy apropiada para soldar elementos y dispositivos eléctricos, para uniones de cables a terminales y para la conexión de tuberías y de componentes electrónicos sobre circuitos impresos (60 % Sn – 40 % Pb). No es adecuada para soldar aluminio. Aleación de aporte La soldadura con estaño utiliza como metal de aportación una aleación de estaño (Sn) y plomo (Pb) que según la proporción funde entre 170 y 240 ºC, a mayor porcentaje de plomo mayor punto de fusión. Las aleaciones de estaño y plomo se comercializan en diversas composiciones y puntos de fusión, siendo la aleación eutéctica aquella que tiene un 61,9% de estaño y un 38,1% de plomo, con un punto de fusión de 183 °C. Se entiende por eutéctica (del griego: de buena fusión; F. Gauthrie, 1884) a la mezcla de sólidos íntimamente conectados, que posee un punto de fusión más bajo que el que poseen los compuestos individualmente. Esta soldadura tiene una resistencia mecánica baja, y se utiliza para uniones que tengan que soportar pequeños esfuerzos, por este motivo también se la conoce como soldadura blanda. Aparte del soplete y de la aleación se necesita una sustancia denominada pasta de soldar cuya misión es la de facilitar la distribución uniforme del estaño sobre las superficies que se van a unir evitando la oxidación producida por la temperatura
6 PROCESO DE SOLDADURA DE ESTAÑO elevada y el contacto con el aire. La composición de esta pasa llamada resina está contenida dentro de las cavidades del hilo en una proporción del 2 al 2,5%. La resina resulta una gran ayuda durante el proceso de soldadura. Uso de materiales, consumibles y sus características. Los principales materiales son: Material de aportación: A la llama proveniente del soplete, y tras haber calentado los materiales, se le añade un material de aporte (generalmente acero o aleaciones de zinc, estaño, plomo, cobre o bronce) el cual permite un enlace de aleación con la superficie a soldar. ¿Qué es el Flux o fundente? Es una sustancia que se aplica a un metal para mejorar el calentamiento de forma uniforme como resultado soldaduras mayor calidad. El flux se encuentra en muchos elementos de soldadura como hilo de estaño, pasta de estaño. Básicamente se compone de Colofina, una resina natural que proviene de los arboles disuelta en alcohol y solventes de hidrocarburos desmineralizados. Si cortamos un hilo de estaño diametralmente se podrá observar en el centro o alma una sustancia amarillenta que es la resina/flux. Esta sustancia al fundirse con el estaño facilita que éste se adhiera a las partes metálicas. Al igual que con la soldadura electrónica, también necesitamos el fundente, Este fundente extenderá la soldadura libre de oxidación y ayudará a un mejor agarre. ¿Qué es el Estaño para soldaduras? El estaño, Sn (del latín Stannum), es un elemento químico de número atómico 50 dentro del grupo 14 de la tabla periódica de los elementos. Se usa para soldadura blanda mediante soldadores de punta, horno de refusión. El plomo Pb (del latín Plumbum) y su número atómico es 82 según la tabla periódica de los elementos.
7 PROCESO DE SOLDADURA DE ESTAÑO Este producto se comercializa en varios formatos, Hilo de estaño para su uso con soplete o cautín, Barras de estaño para crisoles, pasta de estaño para soldaduras de componentes SMD/SMT. Herramientas y utensilios adecuados: Lo primero con lo que hay que contar para hacer una buena soldadura fácil y rápidamente son las herramientas apropiadas, estas son: 1. Un trozo de papel de lija fino o un cepillo de alambre para limpiar el tubo exteriormente. 2. Un cepillo redondo de alambre de diámetro apropiado para limpiar los accesorios de unión interiormente, en su defecto se puede forrar con papel de lija fino una pieza cilíndrica de madera. 3. Soplete gas MAPP (Puede usarse un soplete de butano tradicional) u otro dispositivo similar que produzca una llama concentrada. Los hay autónomos o conectados directamente a un pequeño cilindro de gas, y sopletes que se conectan a un tanque mayor, mediante una manguera para gas. Dependiendo del tipo de soplete se puede realizar desde trabajos de soldadura de pequeñas piezas de joyería, así como extensas redes de tuberías de cobre. 4. Un buen fundente para estaño libre de componentes nocivos y una brocha pequeña para esparcir el fundente. 5. Un rollo de estaño para la soldadura. 6. Un paño grueso para la limpieza final de la soldadura. 7. Una fibra de acero. Seguridad en el proceso de soldadura con estaño Una vez conocemos la herramienta de trabajo debemos tener en cuenta unas medidas de seguridad necesarias para llevar a cabo el proceso de soldadura.
8 PROCESO DE SOLDADURA DE ESTAÑO Los sopletes pueden alcanzar altas temperaturas, por lo que es fundamental usar un soporte para dejar el soplete cuando no lo usemos para evitar quemaduras o daños accidentales. Debemos asegurarnos de disponer de un área bien ventilada debido a la liberación de vapores que pueden ser dañinos para los ojos y pulmones. Así, es recomendable usar un extractor de humos con un sistema de filtración de aire. Manejo de sustancias inflamables En el presente apartado utilizaremos el término “Inflamables” con carácter general para los casos tanto de líquidos (o sólidos) inflamables como de gases combustibles. Para facilitar la comprensión definiremos inicialmente los siguientes términos: • Punto o Temperatura de Inflamación. Temperatura mínima a la que un sólido o líquido desprende vapores suficientes como para que se inflamen en presencia de una fuente de ignición. • Gas Combustible. Es cualquier fluido combustible cuyo punto de ebullición a la presión atmosférica (760 mm. De columna de Mercurio) es inferior a 15°C. Entre otros tenemos: butano, propano, gas natural acetileno, hidrógeno. • Líquido Inflamable. Se entiende por líquido inflamable aquél cuyo punto de inflamación es inferior a 37,8°C y cuya presión de vapor (absoluta) no excede de 2,8 bar a 37,8°C. Entre otros elementos tenemos: gasolina, queroseno, alcohol etílico. • Liquido Combustible. Se entiende por líquido combustible aquél cuyo punto de inflamación es igual o superior a 37,8°C. Entre otros tenemos: gasoil, fuel-oil, aceite. • Sólido Inflamable. Son los sólidos susceptibles de ser encendidos fácilmente por fuentes exteriores de ignición, como chispas y llamas, y de entrar con facilidad en combustión; o de provocar y activar incendios por frotamiento. Entre otros tenemos: naftalina, parafina, celuloide. Sólido Combustible. Son todos aquellos que entran en ignición al aplicarles una fuente de calor suficiente. Entre otros tenemos: madera, carbón, plásticos.
9 PROCESO DE SOLDADURA DE ESTAÑO Uso adecuado de equipo periférico Como en todo proceso de trabajo, la seguridad es primero, debido a esto, es indispensable contar con un extintor al alcance para prever los peligros de los productos inflamables Los peligros fundamentales de los productos inflamables son los siguientes: • Arden con facilidad. • Pueden producir atmósferas explosivas en locales con una ventilación inadecuada. • Un derrame de líquidos inflamables puede generar un incendio en movimiento. El incendio de líquidos es, normalmente, más difícil de combatir que el de materiales sólidos, dado que es necesario extinguir toda la superficie incendiada para que el incendio no se produzca. En la proyección violenta del agente extintor sobre un líquido inflamado se pueden provocar salpicaduras o rebosamiento del líquido que pueden ser el medio de propagación del incendio. En los incendios de gases, en caso de no poder cortar el suministro, su extinción puede acarrear problemas graves, ya que la fuga seguirá generando mayores volúmenes de mezcla inflamable que a seguramente encontrará en sus proximidades una fuente de ignición, que provocaría su explosión.
10 PROCESO DE SOLDADURA DE ESTAÑO EQUIPO DE SEGURIDAD En primera instancia, cada uno de sus soldadores deberá contar con un equipo de protección personal especializado, mismo que los protegerá de diferentes riesgos relacionados al proceso: Guantes de trabajo con protección Cat II (mínima) Mascarilla (respirador con filtros para polvos y gases) Lentes de seguridad Bata de manga larga y ropa adecuada (preferentemente de algodón) Zapato de seguridad PROCESO DE SOLDADURA La tubería de cobre usada en fontanería está disponible en medidas nominales, lo que significa que el diámetro exterior del tubo es 3,2 mm (1/8 o 0,125 pulgadas) mayor que la medida nominal. En otras palabras, un tubo de cobre de 25 mm (1 pulgada) nominales mide 28,2 mm (1,125 pulgadas) de diámetro. Si necesitas cortar el tubo para tu proyecto, asegúrate de usar un cortatubo, sujetar la tubería con firmeza y girar el cortatubo alrededor del tubo. Necesitarás darle aproximadamente 8 vueltas. Asegúrate de que las paredes del tubo sean del grosor adecuado para tu proyecto. La mayoría de los tubos de cobre de medidas normalizadas están disponibles en 4 pesos o grosores de pared codificados por colores. Sin embargo, por lo general los trabajos domésticos suelen contar con tubería de los tipos L o M.
11 PROCESO DE SOLDADURA DE ESTAÑO Los tubos tipo L están marcados con una etiqueta azul y suelen ser los más utilizados en instalaciones comerciales o residenciales. El tipo M está marcado en rojo y tiene una pared más ligera que puede usarse en sistemas presurizados. Consigue los conectores y uniones adecuados para el sistema que estés construyendo. Dependiendo de tu proyecto, probablemente necesitarás alguna las siguientes combinaciones: Adaptadores macho y hembra para unir una tubería soldada a una tubería roscada. Adaptadores reducidos para pasar de una tubería con una medida más grande a una tubería de medida más pequeña Codos de unión para girar esquinas; suelen estar curvados a 90 grados, pero también pueden estarlo a 45 grados. Tés y entronques para unir un ramal de tubería a la tubería principal; usa una “te” o dos ramales en el caso de que se trate de un entronque. Selecciona la soldadura: para sistemas de agua potable debe usarse una soldadura de núcleo sólido sin plomo. Suele ser 95 % estaño y 5 % antimonio (95/5), o una aleación de estaño y una pequeña cantidad de cobre o plata que suele venderse en rollos de alambre de 3,2 mm (1/8 de pulgada) de diámetro y 250 gramos (1 libra). No uses nunca una soldadura de plomo para sistemas de agua potable.
12 PROCESO DE SOLDADURA DE ESTAÑO Utiliza el fundente de soldadura apropiado. Suele ser una gelatina de cloruro de zinc o componente de limpieza de colofonio que usado para cubrir las superficies de cobre limpiadas que vayan a soldarse antes de montar y calentar. Esta es la función del fundente, facilitar la limpieza a fondo, evitar el oxígeno de la atmósfera, prevenir la oxidación y ayudar a humedecer la soldadura una vez se haya calentado. Necesitarás una fuente de calor que tenga suficiente capacidad de emisión como para calentar los accesorios montados y el tubo hasta una temperatura por encima de la requerida para fundir la soldadura de relleno, generalmente de 205 a 260º C (de 400 a 500º F). Por esta razón suele usarse un soplete de propano y aire o acetileno y aire con una boquilla que tenga el tamaño adecuado. Unos trapos de algodón secos y limpios y una botella con pulverizador llenan de agua completarán los materiales necesarios para soldar.
13 PROCESO DE SOLDADURA DE ESTAÑO Preparación de superficies Prepara la tubería. Quita la capa de óxido de cobre tanto de la zona del tubo que se vaya a introducir en el accesorio y el interior del propio accesorio. Es posible usar papel de lija, lana de acero o dispositivos especiales para este propósito. Debes eliminar todo el óxido de cobre de ambas superficies hasta que estén completamente limpias, sin suciedad, grasa, aceite o cualquier otro obstáculo que pueda interferir al humedecer la soldadura. Si no haces esto es posible que se produzca una fuga en el recorrido. Cualquier pequeña gota de agua que haya a través de la unión que va a soldarse impedirá el proceso de trabajo y provocará una unión con fugas. En caso de que el sistema de válvulas no detenga totalmente el goteo antes de iniciar el trabajo, tapa el tubo introduciendo un pedazo de migaja de pan tan lejos como sea posible del área que se vaya a calentar. Esto cortará temporalmente el flujo de agua y se disolverá fácilmente durante el proceso de aclarado sugerido al final del trabajo. Impregna con fundente de soldar las superficies limpiadas tan pronto como sea posible después de limpiar y monta el accesorio y el tubo. Aplica fundente en la parte interna y externa del tubo de cobre.
14 PROCESO DE SOLDADURA DE ESTAÑO Enciende el soplete y regúlalo hasta que tengas una llama azul. Mueve la punta de la llama azul sobre el accesorio montado y el tubo, haciéndolo alrededor de toda la zona de los componentes sobre la que se vaya a hacer la soldadura. Calienta de forma lenta, uniforme y con movimiento constante en todo momento mientras compruebas el punto de fusión de la soldadura tocando la unión con la punta del alambre de soldar. Capilaridad La capilaridad es una propiedad de los fluidos que depende de su tensión superficial, la cual, a su vez, depende de la cohesión del fluido, y que le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar. Esto requiere de cierta práctica. Prueba a sujetar la llama con tu mano no dominante y el soldador en la mano con la que escribas. Recuerda que básicamente estás usando la llama para calentar la soldadura y fundirla. Podrás lograrlo al aplicar la llama al tubo de cobre y luego hacer que la soldadura toque la unión. El tubo caliente conducirá la soldadura derretida a la unión a través de la “acción capilar”. Usa la llama con moderación. Temperatura ideal e impurezas El término estaño se emplea de forma incorrecta ya que se trata de una aleación de este metal. Para garantizar una buena soldadura es necesario que tanto el estaño como el elemento a soldar alcance la temperatura determinada. Si no se alcanza la temperatura adecuada el proceso se le denomina soldadura fría. La temperatura de
15 PROCESO DE SOLDADURA DE ESTAÑO fusión depende de la aleación utilizada, pero debe estar comprendida entre los 200 a 400ºC. El estaño tiene un punto de fundición de 450º F; el plomo se funde a los 620º F. Funde la soldadura dentro de la unión. Mueve la soldadura y la llama al lado opuesto de la soldadura fundida, aportando continuamente pequeñas cantidades de soldadura y moviendo el soplete hasta que la soldadura haya acordonado la unión. Parecerá que la soldadura se dirige hacia el calor. El propósito es permitir que la soldadura llene totalmente la zona entre el accesorio y el tubo, dejando que este fluya por las fisuras. Para permitir que esto se produzca en las soldaduras grandes, concentra el calor ligeramente por delante de la soldadura fundida. Ten cuidado de no sobrecalentar el cobre. Mantén el soplete constantemente en movimiento para evitar ennegrecer el cobre. En caso de que la unión se sobrecaliente y ennegrezca, necesitarás desmontar y limpiar el tubo otra vez para evitar que se produzca una unión con fugas. Limpia el exceso de soldadura fundida de las superficies calientes con un trapo de algodón limpio y seco. Pulveriza con agua la zona soldada para enfriar la soldadura y evitar que se mueva la unión y provoque una fuga.
16 PROCESO DE SOLDADURA DE ESTAÑO Limpia totalmente la tubería. Usa agua potable fría para eliminar cualquier exceso de fundente, suciedad o gotas de soldadura que haya dentro de la tubería una vez termines de soldar todas las uniones. Esto también te ayudará a comprobar las fugas cuando termines el trabajo. RECOMENDACIONES La mayoría de los problemas se producen por no limpiar bien tanto la superficie del tubo como el interior del accesorio y cubrir rápidamente ambas superficies con fundente tras la limpieza. El sistema no debe tener presión positiva dentro, especialmente en la unión final, mientras se suelda. Puede producirse una fuga por las burbujas generadas por la expansión de los gases al calentarse el tubo. Ventila el sistema antes de soldar. La mayoría de las soldaduras se derriten a 160 °C (320 °F). Para obtener esta temperatura, el cono del centro de una antorcha de propano simple tendrá que estar a 4 cm (1,5 pulgadas) de altura. De este modo, el tubo se calentará en aproximadamente 30 segundos y con fundente, notarás que es sencillo soldar un tubo de cobre. Si vas a usar una llama pequeña, esta será una tarea difícil. Luego de llenar la unión con la soldadura y, a medida que el tubo se enfríe, deberás seguir empujándola hacia la unión. De este modo, la unión estará totalmente llena de soldadura y no tendrás ninguna fuga.
17 PROCESO DE SOLDADURA DE ESTAÑO ADVERTENCIAS Sé muy cuidadoso con el goteo de soldadura caliente ya que puede cegarte si salpica dentro de tus ojos. Ponte gafas de seguridad, guantes protectores y ropa gruesa. El fuego es un peligro siempre presente cuando se usan sopletes en zonas cerradas. Ten siempre un extintor de incendios al lado antes de encender un soplete. Conclusión Como hemos visto el proceso de soldadura con estaño es sencillo si seguimos los pasos arriba mencionados y con las medidas de seguridad necesarias para llevar a cabo la operación de soldadura de forma eficiente. BIBLIOGRAFÍA http://www.sabelotodo.org/hagalousted/soldarcobre.html https://es.wikihow.com/soldar-un-tubo-de-cobre https://toolboom.com/es/articles-and-video/how-to-solder/ CUADRO DE REVISIONES Fecha Responsable: Revisión / Motivo de la revisión marzo 2022 Víctor H. Rodríguez G. Creación de nueva capacitación Diciembre 2022 Rodolfo Quiroz R. Revisión y ajustes