La soldadura por explosión (también llamada unión por explosión o revestimiento por explosión) une dos chapas metálicas proyectando una contra la otra mediante una detonación controlada. El impacto es tan rápido e intenso que las superficies se limpian y se unen en estado sólido, sin fundirse, en microsegundos. Es el método estándar para fabricar placas revestidas y juntas de transición con metales que no se pueden soldar por fusión entre sí, como el titanio o el aluminio sobre acero.
Cómo funciona la soldadura por explosión
- Montaje: la chapa de revestimiento (la chapa volante) se coloca paralela a la chapa base con una pequeña separación controlada con precisión. Sobre la chapa volante se extiende una capa uniforme de explosivo.
- Detonación: el explosivo se inicia en un borde y el frente de detonación recorre la chapa.
- Colisión: tras el frente, la chapa volante atraviesa la separación y choca con la base con un ángulo pequeño. El punto de colisión avanza a la velocidad de detonación.
- Chorro: en el punto de colisión la presión es tan alta que una fina capa de metal de ambas superficies sale expulsada por delante en forma de chorro, arrastrando óxidos y suciedad y dejando superficies limpias que quedan presionadas entre sí.
- Unión: las superficies limpias se unen a nivel atómico. El resultado es una unión metalúrgica continua, normalmente con la característica interfase ondulada.
Los parámetros que importan
| Parámetro | Qué controla |
|---|---|
| Velocidad de detonación | La velocidad del punto de colisión, que debe ser inferior a la velocidad del sonido en los metales para que se forme el chorro |
| Carga de explosivo (espesor / densidad) | La velocidad de la chapa volante y, por tanto, la energía de colisión |
| Distancia de separación | Cuánto acelera la chapa volante antes del impacto y, con ello, el ángulo y la velocidad de colisión |
| Espesor de chapa volante y base | La masa a acelerar y el apoyo detrás de la unión |
| Preparación de superficies | Superficies limpias y planas para una unión uniforme |
Juntos definen una ventana de soldabilidad para cada par de metales. Dentro de la ventana la interfase es una unión continua y ondulada; con poca energía las chapas no se unen y con demasiada la interfase puede fundirse localmente o las ondas crecer en exceso. Ajustar estos parámetros para cada combinación y espesor es el saber hacer del fabricante.
Ventajas
- Casi cualquier par de metales: titanio, circonio, tántalo, aluminio, cobre y aleaciones de níquel sobre acero, combinaciones imposibles por soldadura por fusión porque forman intermetálicos frágiles.
- Sin fusión ni dilución: ambos metales conservan su química y propiedades; prácticamente no hay zona afectada térmicamente.
- Grandes superficies y capas gruesas: placas de muchos metros cuadrados, revestimientos desde aprox. 1 mm hasta varias decenas de milímetros, sobre bases de cientos de milímetros.
- Unión resistente: la unión suele ser al menos tan resistente como el más débil de los dos metales y supera ensayos de cizallamiento, tracción y doblado.
- Plazos cortos y cantidades pequeñas: no requiere una campaña de laminación.
Límites
- Geometría: principalmente placas planas y discos (y algunas piezas cilíndricas). Virolas y fondos se conforman o curvan después del revestimiento.
- Ductilidad: la chapa volante debe ser lo bastante dúctil para soportar el impacto; los metales muy frágiles no sirven como revestimiento.
- Aplanado: el impacto deforma la placa, por lo que las placas revestidas se enderezan después.
- Instalación y seguridad: el proceso requiere una instalación autorizada para explosivos. La soldadura por explosión al aire libre es ruidosa; hacerla dentro de una cámara de vacío reduce el ruido y las emisiones.
Soldadura por explosión en cámara de vacío
En la soldadura por explosión al aire libre, la colisión tiene que expulsar el aire de la separación entre las chapas. Shockwave realiza la unión dentro de cámaras de vacío: sin aire no hay colchón de aire ni gas atrapado en la interfase, la unión queda libre de óxidos y es más uniforme, y se necesita menos explosivo. El sistema cerrado filtra los gases de reacción y reduce mucho el ruido. Más información sobre la tecnología de soldadura por explosión al vacío y el proceso de soldadura por explosión.
Para qué se usa la soldadura por explosión
- Placas revestidas para recipientes a presión, columnas y reactores: inoxidable, aleaciones de níquel, titanio y circonio sobre acero.
- Placas tubulares revestidas para intercambiadores de calor y condensadores.
- Juntas de transición: Triplate® (aluminio-acero para buques), CryoClad® (criogénica) y Triconnect® (eléctrica, plantas de aluminio).
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Preguntas frecuentes
¿Qué es la soldadura por explosión?
Un proceso de soldadura en estado sólido en el que una detonación controlada proyecta una chapa metálica contra otra a gran velocidad. El impacto limpia ambas superficies y las une a nivel atómico sin fundirlas. También se llama unión o revestimiento por explosión.
¿Cómo funciona la soldadura por explosión?
Se detona desde un borde una capa de explosivo sobre la chapa volante. Esta atraviesa una pequeña separación y choca con la base con un ángulo; en el punto de colisión un chorro de metal superficial elimina los óxidos y las superficies limpias se unen, normalmente con una interfase ondulada.
¿Qué ventajas tiene la soldadura por explosión?
Une casi cualquier par de metales, incluidos titanio, circonio y aluminio sobre acero, sin fusión ni dilución, en grandes superficies y con capas gruesas, y con una unión al menos tan resistente como el metal más débil.
¿Qué inconvenientes tiene la soldadura por explosión?
Se limita principalmente a placas planas y discos, requiere metales de revestimiento dúctiles y una instalación autorizada para explosivos, y las placas deben enderezarse después. Al aire libre es ruidosa; las cámaras de vacío reducen ruido y emisiones.
¿Es lo mismo soldadura por explosión que revestimiento por explosión?
Sí. Soldadura por explosión, unión por explosión y revestimiento por explosión describen el mismo proceso; el revestimiento es su aplicación para fabricar placas revestidas.
Escrito por Joeri Hofstede, CEO de Shockwave Metalworking Technologies, especialistas en soldadura por explosión al vacío desde 1985.