MATERIALES

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1. SOLDADURA POR DIFUSIÓN
HISTORIA
El proceso de soldadura por difusión se desarrolló a mediados de los años 1970, gracias a su
evolución ha llegado a ser una de las tecnologías más modernas en cuanto a soldadura se
refiere. El principio de difusión data de hace varios siglos; era utilizado por los joyeros con la
intención de ligar oro sobre cobre para la obtención de la chapa de oro. Para ello, primero se
produce una lámina de oro fina martillándola; a continuación se coloca la lámina de oro sobre
el cobre a ensamblar y una vez todo preparado se coloca una pesa sobre el conjunto. Para
concluir el ensamblaje, el conjunto se introduce en un horno, donde se deja hasta obtener la
unión lo bastante fuerte.
El método fue inventado por el científico soviético N.F. Kazakov en 1953.
CARACTERÍSTICAS DEL PROCESO
Para la buena unión de las superficies, es necesario que tengan un contorno bien ajustado y
plano con un acabado superficial de buena calidad recomendándose superficies acabadas
mediante amolado, torneado o fresado y con un acabado superficial de unos 0,2-0,4 μm.
También son de buena calidad aquellas que tengan una superficie
en laminado o trefilado brillante, siendo rigurosamente necesario su desengrase en las
superficies de contacto antes de ser unidas.
Una alternativa dentro del proceso de difusión es utilizar una capa intermedia de un material
más blando, como por ejemplo una hoja de níquel entre las superficies a unir, o bien utilizar
una lamina muy fina y blanda de composición muy semejante a la de los materiales a soldar.
Para ello las temperaturas empleadas son del orden de (0,7xTemperatura de fusión del metal
base) para materiales similares, o inmediatamente inferior a la temperatura de fusión más baja
de los dos materiales de diferente composición que se quieren soldar.
La presión que se debe utilizar debe ser muy alta para que el ensamblaje inicial de las
superficies se produzca rápidamente, pero no debe ser extremadamente alta como para que la
pequeña fluencia que se ve producida se convierta en una deformación plástica excesiva.
El proceso de soldadura por difusión incluye dos mecanismos que pueden superponerse.
Inicialmente se encuentra la dispersión de la contaminación superficial y la difusión de los
óxidos en la matriz de las piezas a enlazar; los materiales que pueden disolver sus propios
óxidos, como por ejemplo el hierro y titanio se sueldan fácilmente; por el contrario, los que
forman óxidos superficiales refractarios tenaces, como por ejemplo el aluminio, no se sueldan
tan fácilmente. El segundo mecanismo es la eliminación de los pequeños poros lenticulares
por difusión y por fluencia que se quedan después del hundimiento inicial de las asperezas
aisladas.

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Pasos producidos en la microestructura cristalina en la unión o soldadura por difusión:
 Al principio, el área de contacto es pequeña.
 Al aplicar presión se deforma la superficie, aumentando el área de contacto.
 La difusión en límites del grano permite contraer los huecos.
 Por último para la eliminación final de los huecos se requiere una difusión en volumen.
EQUIPO PARA LA REALIZACIÓN
Para esta soldadura pueden utilizarse varios tipos de equipo de vacío con la característica de
que puedan producir una evacuación rápida de unos 10-3 torr y a su vez ser capaces de
conseguir un control del desprendimiento de gases del metal en caliente. La difusión de
algunos metales como el hierro con un contenido en carbono entre 0,008 a un 2,14%, pueden
realizarse en una atmósfera de gas protector esto implica la necesidad de limpiar la superficie
de contacto donde se va a realizar la unión produciendo una limitación elevada de esta técnica
reduciéndola a formas más pequeñas y concisas. A continuación cito algunos ejemplos de
aplicación y sus características:
 Calentamiento directo por resistencia: Las placas que lo forman deben estar
perfectamente aisladas una de otra incluyendo las mismas paredes del habitáculo, tanto
el diseño como el material de las barreras térmicas deben de asegurar una
conductividad eléctrica necesaria para realizar el proceso a si como garantizar la menor
pérdida de calor. Para este equipo, se pueden utilizar pequeñas capas de material como
por ejemplo: acero suave, carbón o hierro fundido.
 Protección por vacío: Este método de aplicación se usa muy a menudo y a pequeña
escala, las piezas que se ven sometidas a este proceso pueden ser prensadas entre placas
mediante un horno de vacío en el cual se realiza el calentamiento por inducción. La
carga puede aplicarse por medio de unos pesos, palancas o bien por métodos
hidráulicos. Otra consideración a tener en cuenta es el drenaje de calor hacia las placas,
para evitar esto se interponen una serie de barreras térmicas entre piezas y las
superficies de las placas.

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METALES SOLDABLES
Los materiales más comúnmente utilizados en este proceso de soldadura son:
 Titanio
 Cerámicas
 Carburos
 Principales elementos de aleación de acero inoxidable: hierro, cromo y níquel.
 Cobre
 Aluminio
 etc
En resumen, la unión por difusión se vera realizada en combinación con componentes
metal-metal o metal-cerámica.
2. CARBURIZACIÓN CON GAS
DEFINICION
En este procedimiento se utilizan gases carburizantes para la cementación. La pieza de acero
con bajo contenido carbónico se coloca en un tambor al que se introduce gas para carburizar
como derivados de los hidrocarburos o gas natural. El procedimiento consiste en mantener al
horno, el gas y la pieza entre 900 y 927 °C. después de un tiempo predeterminado se corta el
gas carburizante y se deja enfriar el horno. Luego se saca la pieza y se recalienta a 760 °C y
se enfría con rapidez en agua o salmuera. Con este procedimiento se logran piezas cuya capa
dura tiene un espesor hasta de 0,6 mm, pero por lo regular no exceden de 0,7 mm.
PROPIEDADES MECÁNICAS
Las características mecánicas de un material dependen tanto de su composición química como de la
estructura cristalina que tenga. Los tratamientos térmicos modifican esa estructura cristalina sin
alterar la composición química, dando a los materiales unas características mecánicas concretas,

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mediante un proceso de calentamientos y enfriamientos sucesivos hasta conseguir la estructura
cristalina deseada.
Entre estas características están:
 Resistencia al desgaste: Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando
está en contacto de fricción con otro material.
 Tenacidad: Es la capacidad que tiene un material de absorber energía sin producir fisuras
(resistencia al impacto).
 Maquinabilidad: Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de
mecanizado por arranque de viruta.
 Dureza: Es la resistencia que ofrece un material para dejarse penetrar. Se mide en unidades
BRINELL (HB), unidades ROCKWEL C (HRC), VICKERS (HV),etc.
 Dureza Vickers: mediante la prueba del mismo nombre. También puede ser definido como
la capacidad de un material de no ser rayado.
ENDURECIMIENTO DEL ACERO
El proceso de endurecimiento del acero consiste en el calentamiento del metal de manera
uniforme a la temperatura correcta (ver figura de temperaturas para endurecido de metales) y
luego enfriarlo con agua, aceite, aire o en una cámara refrigerada. El endurecimiento produce
una estructura granular fina que aumenta la resistencia a la tracción (tensión) y disminuye la
ductilidad.
El acero al carbono para herramientas se puede endurecer al calentarse hasta su temperatura
crítica, la cual se adquiere aproximadamente entre los 1450 °F y 1525 °F (790 a 830 °C) lo
cual se identifica cuando el metal adquiere el color rojo cereza brillante. Cuando se calienta
el acero la perlita se combina con la ferrita, lo que produce una estructura de grano fino
llamada austenita. Cuando se enfría la austenita de manera brusca con agua, aceite o aire, se
transforma en martensita, material que es muy duro y frágil.

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MATERIALES
TRATAMIENTO MEDIO TEMPERATURA ESPESOR DUREZA
Cementación Carbón sólido Austenítica Mayor Menor
Carbo Nitruración
Gas (metano +
amoníaco
Austenítica
Cianuración Baño de sales Austenítica
Menor Mayor
Nitruración Gas 500 a 560° C
3. BIBLIOGRAFIA
 Fundamentos de manufactura moderna: materiales, procesos y sistemas. Autor: Mikell
P. Groover
 Ciencia e ingeniería de los materiales. Autor: Donald R. Askeland, Pradeep P. Phulé
 Manual del soldador. Autor:Hernández, Germán
 https://es.scribd.com/doc/95507481/Informe-de-Soldadura-por-Difusion
 http://www.aprendizaje.com.mx/curso/proceso1/temario1_vi.html