Soldadura por fusión versus soldadura de estado sólido: diferencia y comparación

Puntos clave

1. La soldadura por fusión implica fundir los metales base que se unen, mientras que la soldadura de estado sólido no funde los metales base. Las técnicas de soldadura por fusión como MIG, TIG y soldadura con electrodo revestido funden los metales mediante un arco o llama para formar un baño de soldadura que se enfría formando una junta. Al igual que la soldadura por fricción y ultrasonido, la soldadura de estado sólido crea una unión a través de presión y fricción extremas sin fundirse.
2. Las soldaduras por fusión tienen mayor resistencia y flexibilidad en comparación con las soldaduras de estado sólido. El metal fundido y mezclado en el baño de soldadura crea una unión metalúrgica y una unión homogénea. Las soldaduras de estado sólido tienen menos mezcla de metales base, lo que resulta en una menor resistencia de la unión.
3. La soldadura de estado sólido es ventajosa para materiales sensibles a altas temperaturas como el aluminio y el magnesio. La falta de fusión permite un mayor control sobre la zona afectada por el calor y evita problemas como cambios en la composición de la aleación, porosidad y fragilidad. La soldadura por fusión puede alterar los elementos de aleación en el área de soldadura y provocar debilidad.

¿Qué es la soldadura por fusión?

La soldadura por fusión es un tipo de proceso de soldadura que implica unir dos o más piezas de metal fundiéndolas en la unión y permitiéndoles solidificarse en una sola pieza continua. El término "fusión" se refiere a la fusión y combinación de los materiales base para crear la unión soldada.

En la soldadura por fusión, se aplica una fuente de calor a los materiales para elevar su temperatura hasta el punto en que se funden. Dependiendo del método de soldadura específico, esta fuente de calor puede ser una llama abierta, un arco eléctrico, un láser o un haz de electrones. Una vez fundidos los materiales, se juntan y, cuando se enfrían y solidifican, forman una unión metalúrgica robusta.

¿Qué es la soldadura de estado sólido?

La soldadura de estado sólido es un grupo de procesos de soldadura que crean una unión entre dos materiales sin fundirlos a un estado completamente líquido. A diferencia de la soldadura por fusión, donde los materiales base se funden para formar una soldadura, la soldadura de estado sólido logra la unión mediante una combinación de presión, temperatura y tiempo, todo dentro de la fase de estado sólido de los materiales involucrados. Este proceso también se conoce como “unión de estado sólido” o “unión de estado sólido”.

La ausencia de fusión total en la soldadura de estado sólido tiene varias ventajas, incluida la preservación de las propiedades del material y la unión de materiales diferentes que podrían no ser compatibles con los métodos tradicionales de soldadura por fusión. El proceso ocurre a temperaturas por debajo del punto de fusión de los materiales originales, lo que reduce el riesgo de introducir defectos y permite un control preciso del proceso de unión.

Diferencia entre soldadura por fusión y soldadura de estado sólido

1. La diferencia fundamental radica en el estado de los materiales base durante el proceso de soldadura. En la soldadura por fusión, los materiales se calientan hasta un estado fundido y se funden completamente en la unión, formando una fusión de los materiales originales. Por el contrario, la soldadura de estado sólido logra la unión sin fundir los materiales a un estado completamente líquido, preservando las propiedades originales del material.
2. La soldadura por fusión requiere temperaturas relativamente altas para fundir los materiales base y crear la junta soldada. En la soldadura de estado sólido, la temperatura es más baja, ya que el proceso se basa en un calentamiento localizado mediante fricción, vibraciones ultrasónicas u otros métodos, sin alcanzar el punto de fusión de los materiales.
3. La soldadura por fusión puede causar importantes distorsiones y tensiones residuales en los componentes soldados debido a las altas temperaturas involucradas. Por otro lado, la soldadura de estado sólido produce menores niveles de distorsión y tensión residual ya que ocurre a temperaturas más bajas y con menos aporte térmico.
4. La soldadura por fusión produce una unión continua y homogénea con una fusión completa de los materiales base. La calidad de la unión puede variar en la soldadura de estado sólido según el proceso específico utilizado. Algunos métodos de soldadura de estado sólido, como la soldadura por fricción y agitación, pueden crear uniones con excelentes propiedades mecánicas y defectos mínimos, mientras que otros pueden tener limitaciones en aplicaciones específicas.
5. La soldadura por fusión es muy adecuada para unir materiales similares con puntos de fusión compatibles. Sin embargo, puede resultar complicado soldar materiales diferentes de forma eficaz debido a sus diferentes propiedades térmicas. Por otro lado, la soldadura de estado sólido ofrece ventajas al unir materiales diferentes ya que evita la fusión total, permitiendo la unión de materiales con características significativamente diferentes.

Comparación entre soldadura por fusión y soldadura de estado sólido

Parámetro de comparación	Soldadura por fusión	Soldadura de estado sólido
Entrada de calor	El elevado aporte de calor provoca la fusión completa de los materiales.	Menor aporte de calor, lo que reduce el riesgo de distorsión y preserva las propiedades del material.
Fuerza conjunta	Unión generalmente fuerte debido a la fusión completa de los materiales.	Uniones fuertes, particularmente en ciertos procesos de estado sólido.
Aplicabilidad a diferentes	Un desafío para soldar materiales diferentes debido a diferencias en los puntos de fusión	Ventajoso para unir materiales diferentes con diferentes propiedades.
Cambios metalúrgicos	Puede provocar cambios metalúrgicos y zonas afectadas por el calor.	Cambios metalúrgicos mínimos o nulos ya que no se produce una fusión completa.
Defectos articulares	Propenso a defectos como porosidad, grietas e inclusiones.	Generalmente produce menos defectos debido a un menor aporte de calor y un proceso controlado.

Referencias

1. https://www.cambridge.org/core/journals/mrs-bulletin/article/phenomenological-modeling-of-fusion-welding-processes/04984333CB143DBF4886530F36102D5E
2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924013617304181

Última actualización: 27 de agosto de 2023