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Unión por difusión
Amir Shirzadi
Introducción
Los procesos de soldadura se pueden clasificar en dos categorías principales:
* En fase líquida de soldadura, por ejemplo, todas soldadura por fusión de procesos tales como la soldadura de arco convencional, soldadura por láser y soldadura por haz de electrones.
* De estado sólido de soldadura, por ejemplo, soldadura de fragua, la soldadurapor fricción , soldadura explosiva y sólido-sate unión por difusión.
En el primer caso, los enlaces son establecidos por la formación y solidificación de una fase líquida a la interfaz, mientras que, en el último caso, la presión aplicada tiene un papel clave para reunir a las superficies a unir dentro de las distancias interatómicas.
Aunque los detalles precisos no son conocidos sobre losactuales métodos utilizados por los primeros herreros y artesanos, es evidente que la soldadura de estado sólido se ha utilizado durante más de mil años [1]. Por ejemplo, el japonés famoso antiguo y espadas de Damasco fueron hechas por el conformado en caliente una pieza de hierro de alto carbono en tiras finas. Cada tira se dobla entonces en dos mitades longitudinales que sí eran de nuevo soldadasentre sí a golpe de martillo a altas temperaturas. Este proceso se repitió decenas de veces con el fin de mejorar la resistencia y dureza de las espadas.
Difusión de unión, como una subdivisión de tanto en estado sólido y la soldadura en fase líquida, es un proceso de unión en el que el mecanismo principal es la interdifusión de átomos a través de la interfaz. La unión por difusión de la mayoría delos metales se lleva a cabo en vacío o en una atmósfera inerte (nitrógeno normalmente seco, argón o helio) con el fin de reducir la oxidación perjudicial de las superficies de contacto. La unión de algunos metales que tienen las películas de óxido que son termodinámicamente inestable a la temperatura de unión ( por ejemplo, plata) se puede lograr en el aire.
De estado sólido de unión pordifusión
De estado sólido de unión por difusión es un proceso por el cual dos interfaces nominalmente planas se pueden unir a una temperatura elevada (aproximadamente 50% -90% del punto de fusión absoluta del material matriz) usando una presión aplicada durante un tiempo que oscila desde unos pocos minutos a unas pocas horas. El Instituto Internacional de la Soldadura (IIW) ha adoptado una definiciónmodificada de la unión por difusión en estado sólido, propuesto por Kazakov [2].
La unión por difusión de los materiales en el estado sólido es un proceso para la fabricación de un conjunto monolítico a través de la formación de enlaces a nivel atómico, como resultado del cierre de las superficies de contacto debido a la deformación plástica local a temperatura elevada que ayuda interdifusión enlas capas superficiales de los materiales a unir. |
Ventajas de la unión por difusión en estado sólido:
1. El proceso tiene la capacidad para producir uniones de alta calidad de manera que ni discontinuidades metalúrgicas ni porosidad existen a través de la interfaz.
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Micrografía óptica de la unión por difusión en una superaleación a base de cobalto, libre de defectos, huecos y la pérdidade elementos de aleación [3]. |
2.
3.
Con las variables de proceso se controla adecuadamente, la participación tendría resistencia y ductilidad equivalentes a las del material base. El fallo de las muestras de aluminio unidas por difusión (enlaces 1 y 2), sometidos a la fuerza de tracción, se produjo en la aleación de matriz (que se muestra por las flechas) y lejos de la línea deunión. | |
4.
5.
La unión de materiales diferentes con diferentes características termofísicas, que no es posible por otros procesos, se puede lograr mediante unión por difusión. Los metales, aleaciones, cerámicas y productos de metalurgia de polvos se han unido unión por difusión. La imagen que se muestra enlaces diferentes en Al-6082 y Ti-6Al-4V probado por ensayos de flexión y...