Existen muchos métodos de soldadura, pero voy a analizar los que se usan en las bicicletas. La soldadura para bicicletas se centra en dos técnicas, TIG y Fillet Brazing. También se conocen como la técnica moderna y la técnica oldschool.
Dentro de cada una de ellas voy a incluir la explicación de cómo es la soldadura y como une el metal, el procedimiento con una explicación sencilla sin entrar en grandes detalles, si no eres un experto lo vas a entender, y los pros/contras de cada una de ellas.
Vamos a soldar.
Tipos de soldadura para bicicletas
Soldadura para Bicicletas
Soldadura TIG
¿Qúe significa TIG?
Tungsten Inert Gas (TIG) o Gas Tungsten Arc Welding (GTAW). En castellano significa Tungsteno en Gas Inerte o su variante GTAW que sería Soldadura de Arco de Tungsteno en Gas Inerte.
¿Qué es la soldadura TIG?
Este tipo de soldadura se define por soldadura de fusión, este tipo de soldadura evita salpicaduras y crea cordones perfectos con una enorme calidad de unión de los elementos metálicos. Aporta soldaduras resistentes, más dúctiles y menos sensibles a la corrosión. Esto último se consigue gracias a la atmósfera de gas que impide el contacto del oxígeno con el material fundido y el de aporte.
Es ideal para la soldadura en aluminio y acero inoxidable.
¿Cómo se suelda con TIG?
El equipo está compuesto por una antorcha con su unidad de alimentación eléctrica y el circuito de gas.
El electrodo de tungsteno (Wolframio) tiene una única función, producir un arco eléctrico. Se usa tungsteno porque tiene una temperatura de fusión de 3410ºC por lo que soporta mucho mejor el calor que los materiales que tiene que licuar.
El arco eléctrico que genera el electrodo hace que este se caliente y vuelva líquido el material. El electrodo está provisto de una boquilla para mantener inerte la zona del material líquido y donde se producirá el aporte. Es de suma importancia mantener inerte la zona ya que el material fundido en contacto con el oxígeno produce una violenta oxidación.
Al tiempo que el material se vuelve líquido iremos avanzando con la antorcha y, cuando es necesario, realizamos aportes de material para realizar la unión de las dos piezas.
Cada material y cada soldadura necesitará unos voltajes de trabajo diferentes y un aporte de material diferentes. Pero el caudal de gas recomendable para todas las situaciones será entre 6 y 12 litros minuto dependiendo de la boquilla y el electrodo.
Es importante mantener un caudal regular de gás para mantener un arco regular y evitar un desgaste excesivo del electrodo.
La práctica y la experiencia son unos de los factores más importantes para trabajar con TIG. Dos soldadores con el mismo equipo y las mismas piezas para soldar usarán parámetros diferentes de voltaje, caudal de gas y aporte de material.
Ventajas de la soldadura TIG
- Suelda aceros aleados, aluminio, magnesio, cobre, níquel, titanio y circonio.
- No genera escoria.
- El arco es estable y se concentra en un único punto.
- Los hilos o cordones de soldadura son lisos y regulares.
- Gracias al material de aporte se evitan soldaduras con exceso de espesor.
- El soldador puede ver en todo momento la pileta líquida para así poder manejarla a la perfección.
- El arco se mantiene con muy bajo voltaje por lo que admite soldaduras de mucha variedad de espesores.
- Controlar la penetración es muy sencillo, nos ayuda a crear una pasada de raíz y después completar el cordón.
- Las zonas afectadas por el calor son mínimas.
- Cuando no hay material de aporte, la composición química del metal base no se ve alterada.
- No hay necesidad de realizar limpieza después de la soldadura.
Desventajas de la soldadura TIG
- La velocidad de aporte debe ser mucho menor que con otros procesos de soldadura.
- La tolerancia a los contaminantes es mínima, por lo que la base debe de estar bien preparada.
- La habilidad requerida es mucho mayor que con otras técnicas.
- Cuando existen corrientes de aire es complicado conseguir la protección adecuada en la zona de soldadura.
- Necesita un flujo continuo de gas.
Soldadura Fillet Brazing o Soldadura Fuerte
La soldadura Fillet Brazing o Soldadura Fuerte es la más antigua usada en las bicicletas. Para realizar este tipo de soldadura no son necesarios equipos avanzados tecnológicamente.
¿Qué es la soldadura Fillet Brazing o Soldadura Fuerte?
La soldadura Fillet Brazing consiste en unir dos piezas con la adicción de un metal de aportación. El metal de aporte debe tener una temperatura de fusión menor que la del metal base.
El aporte, al licuarse, penetra en el hueco que queda entre las dos piezas y se distribuirá para crear una unión por atracción capilar.
Es una soldadura muy versátil y proporciona una gran resistencia a la unión. Si usamos el material de aporte adecuado se logran uniones con una resistencia superior a la del material base.
¿Cómo se suelda con Fillet Brazing?
Para soldar una bicicleta con el método de Fillet Brazing se requiere de un soplete, varilla de aporte, fundente, Oxígeno y Acetileno.
Es importante que las piezas a unir están bien limpias y lijadas para ayudar a la penetración del aporte. Seguidamente hay que aplicar el fundente para aislar la zona que vamos a calentar del oxígeno y así evitaremos la oxidación.
Una vez que está todo preparado calentamos la zona con el soplete, este hace la mezcla del Oxígeno y el Acetileno proporcionando Oxiacetileno. La llama debe de tener unas características concretas para que la soldadura sea efectiva.
La llama ideal de trabajo tiene dos zonas bien delimitadas. La primera es el cono o dardo, de color blanco y es donde se produce la combustión. La segunda es el penacho, en esta zona se produce la combustión primaria de los gases no quemados con el oxígeno del aire. Esta es la que se usa para el soldeo y al mismo tiempo protege a la soldadura del contacto directo con el Oxígeno del aire.
Existen otros tipos de llamas:
- Acetileno puro: Se obtiene de la quema del Acetileno con el aire. Es una llama amarilla que va hacia el rojo en su final. Produce partículas de hollín y no sirve para soldar.
- Carburante o reductora es la que contiene exceso de Acetileno. Regulando el aporte de Oxígeno se hará visible una zona verde pálido después del dardo, esta zona es conocida como penacho acetilénico. Desaparecerá cuando las proporciones sean igualadas.
- Oxidante: Es la llama con exceso de Oxígeno y hace que el dardo se estreche y se reduzca la llama a la salida de la boquilla.
Esta técnica de soldadura requiere de una gran destreza, al tiempo que requiere de experiencia para conocer diversos parámetros de y momentos claves del proceso.
Ventajas de la soldadura Fillet Brazing
- Al no fundir el material base, el proceso se puede controlar mucho mejor y resultar unas buenas tolerancias finales.
- La resistencia a la tracción de uniones hechas correctamente suele superar a la de los metales unidos.
- Las uniones son dúctiles, por lo que pueden soportar choques y vibraciones.
- Se pueden unir metales disímiles.
- No es necesario ningún otro proceso para mejorar el acabado superficial.
- Las uniones tienen una gran distribución de esfuerzos, el filete es ideal para soportar la fatiga.
- Es ideal para la unión de pequeñas piezas y materiales de poco espesor.
- Se utiliza para uniones complejas gracias al efecto capilar uniendo las piezas por atracción atómica y difusión.
- No genera tensiones residuales de origen térmico.
- No se afecta térmicamente ninguna zona, por lo que el material base no se sobrecalienta, se deforma o se funde. Incluso no cambia de propiedades mecánicas, puedes ver más información a este respecto en este enlace.
Desventajas de la soldadura Fillet Brazing
- Siempre será necesaria la limpieza final del fundente.
- La preparación de los materiales base requiere de más tiempo.
- La tolerancia a los contaminantes es mínima, por lo que la base debe de estar bien preparada.
- La habilidad requerida es mucho mayor que con otras técnicas.
- Necesita un flujo continuo de Oxígeno y Acetileno.
- Es recomendable contar con ventilación.
- Se requiere uso de máscara de gases como parte del EPI.
Conclusiones
Cualquiera de las dos técnicas son eficaces a los procesos de fabricación de bicicletas. Cuando se domina el TIG, es posible que sea la técnica más rápida ya que no requiere del proceso de pulido de la soldadura que se aplica al Fillet Brazing, pero si logras un buen filete las técnicas se igualan.
Los acabados del Fillet Brazing son más estéticos, las uniones de los tubos quedan limpias y no se aprecia la soldadura. Pero al mismo tiempo, un buen cordón TIG se puede considerar una obra de arte.
Se están llevando estudios científicos por el International Bicycle Engineering Research Group (IBERG) y están determinando muchos aspectos que se desconocían.
Uno de los más importantes es sobre la soldadura para bicicletas y el efecto sobre las propiedades mecánicas del material base. Están aún en proceso de ensayo y no hay conclusiones definitivas, pero se cree que el método Fillet Brazing es más eficiente que el TIG al no afectar a las propiedades mecánicas del acero, y así lo están atestiguando los test que llevan realizando desde hace unos años.
Puedes ver los ensayos y publicaciones en su página web. IBERG
