Procesos sobre Materiales. Soldadura.

Desde que el ser humano se ha valido de los materiales presenta la naturaleza, no le ha quedado más remedio que inventarse formas de combinarlos, y a menudo aflora la necesidad de unirlos. La soldadura engloba la unión de materiales, aunque se suele especificar hacia los metales, aleaciones o polímeros termoplásticos (se pueden fundir y volver a solidificar sin cambiar el tipo de polímero).

Al ser un concepto tan general, se conocen muchos métodos que responden a esas características, por lo que esta entrada solo pretende ser una pequeña introducción a esta profunda ciencia. Remontándonos a varios siglos atrás, hasta que el ser humano llegó al XIX, se utilizaba mayoritariamente la soldadura por fragua, en la que simplemente se calentaban los dos metales en cuestión y se unían a porrazo limpio. Sin embargo, ahora las técnicas son muy numerosas, algunas sorprendentemente sofisticadas.

Entre las más populares y comunes encontramos las soldadura por arco voltaico, por llama de gas, por fricción entre las superficies, por láser, por rayo de electrones, y otras más exóticas como por ultrasonidos. Sin duda, la soldadura más habitual es por arco voltaico o arco eléctrico, y todas sus múltiples clases. Consiste básicamente el fenómeno que se da cuando dos electrodos a una diferencia de potencial muy alta se encuentran a distancias relativamente pequeñas, generándose el llamado arco que está compuesto de electrones e iones (moléculas cargadas) moviéndose a gran velocidad, consiguiéndose temperaturas que rondan los 3500 K.

En este tipo de dispositivos, se puede suministrar la energía mediante corriente constante (calor generado constante) que suelen ir de 50 a 500 amperios y que son las utilizadas en procesos caseros y de no muy alta envergadura, o voltaje constante (longitud del arco constante) utilizado en procesos más precisos. Como se da el caso que el electrodo cargado positivamente se calienta más que el negativo, a veces se utiliza corriente alterna (corriente que varía su sentido periódicamente, como la de nuestras casas) aunque con cambios de tipo cuadrado en vez de tipo seno, ya que el cambio de sentido tiene que ser muy brusco para que el arco no se disipe. En los dispositivos actuales también se liberan gases para impedir que la superficie fundida se contamine con otras impurezas.

En la soldadura por gas todo depende del gas utilizado, aunque el tipo más común es la oxiacetilénica (consiguiéndose unos 3300 K). Antes éste método gozaba de mayor practicidad, aunque a veces se utiliza la electrólisis del agua para generar una llama precisa (la “antorcha de agua”). En la de resistencia se hacen pasar altas corrientes (1-100 kA) por resistencias, calentándolas mucho, fundiendo los materiales y a menudo ejerciendo grandes presiones para unirlos. Una soldadura específica para juntar metales como vías del tren es la reacción aluminotérmica (convierte el aluminio en su óxido mediante óxido de hierro).

Entrando en las soldaduras exóticas, primero encontramos las que utilizan láseres o rayos de electrones, consiguiendo una gran focalización de la energía utilizada (aunque tienen alto coste y algunos inconvenientes específicos, como la aparición de grietas). Otras más modernas son, por ejemplo, la soldadura por plasma, en la que se alcanzan temperaturas aproximadas de 10000 K. Una de las descubiertas más recientemente (en los años 90, por error) es la tixotrópica, utilizaba básicamente en aluminio, magnesio, zinc, y en sus aleaciones, y en sectores muy específicos como la aeronáutica, con la propiedad de que suelen quedar soldaduras muy limpias.