¿Cómo funciona la soldadura en frío?

La soldadura en frío es un proceso de unión de estado sólido entre dos superficies. El principio que rige el proceso es la difusión atómica, que es el movimiento aleatorio de los átomos dentro de un sólido. Sí, átomos que se mueven en sólidos. Estoy visualizando claramente que dices: “¿Qué? ¡Los átomos en un sólido no se mueven! Los sólidos son sólidos, agarre”. Incluso he visto a profesores universitarios de termodinámica decir esto y hay muy pocos cursos sobre difusión atómica en todo el mundo, así que siento la necesidad de explicarlo. Y es genial.

Cada partícula por encima de 0 K (o https://en.wikipedia.org/wiki/Ab…) tiene una energía cinética no nula (por definición), lo que significa que se mueve: gira, vibra o simplemente roza el espacio. En un gran sistema de partículas, o, en este caso, de átomos, incluso si están unidos entre sí por enlaces atómicos como en https://en.wikipedia.org/wiki/Solid, el valor de temperatura distinto de cero implica una distribución no nula de movimiento y energía cinética. En otras palabras, tendrás algunos átomos que se mueven solo un poco, perezosamente interactúan sin rodeos con el resto, otros más activos y bailan alegremente, y, como siempre, tendrás algunos átomos que están masivamente cargados, locos y cargados de vibraciones. (Me gusta, cambian las cosas). Ahora, este último grupo de átomos puede ser tan rápido y cargado de energía que pueden moverse y saltar de una posición a otra empujando a otros átomos u ocupando espacios libres y abiertos, conocidos como vacantes (ver https: //en.wikipedia .org / wiki / Va …) en el sólido cristalino. Entonces, en cada sólido, hay, en cada instante, átomos que saltan aquí y allá y se mezclan e intercambian posiciones en un proceso llamado auto-difusión. Este es el fenómeno detrás de la soldadura en frío de materiales similares. Es un proceso lento. Se puede acelerar aumentando la temperatura pero, si desea evitar cualquier tipo de distorsión o está trabajando con un material que simplemente no se puede calentar, simplemente espere y sucederá … pronto o más tarde.

El método tecnológico generalmente se emplea para componentes metálicos aeroespaciales críticos que no pueden tolerar ningún grado de distorsión. Como los metales tienden a cubrir sus superficies con una capa pasiva de óxidos, para superar esta barrera, las superficies se limpian adecuadamente y el proceso se lleva a cabo al vacío.

Puede consultar mi respuesta aquí: Respuesta del usuario de Quora a ¿Cuáles son las tribologías y la mecánica de la soldadura en frío?

Ha habido varias explicaciones sobre cómo ocurre una “soldadura en frío” y la mayoría de ellas han demostrado ser científicamente erróneas. La hipótesis actualmente aceptada es la siguiente:

“Una soldadura a presión fría que tiene lugar involucra a los átomos de metales que se mantienen unidos por el ‘enlace’ metálico, llamado así porque es peculiar de las sustancias metálicas. El enlace puede describirse como una ‘nube’ de átomos libres, cargados negativamente en un unidad como resultado de fuerzas atractivas “.

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La soldadura en frío es antigua. Es la técnica de forjado de martillos que se usa antes de que puedan calentar los metales lo suficiente como para soldar en caliente.

Pero en el espacio, las cosas se sueldan en frío muy fácilmente en un corto período de tiempo, solo por estar en contacto. Esto se debe a que es la oxidación la que inhibe la soldadura en frío en la mayoría de los metales. Es por eso que la soldadura en frío funciona tan bien con metales que resisten la oxidación, como el oro.

La soldadura en frío no es realmente una soldadura en frío. Los componentes a unir se calientan por debajo de la temperatura de recristalización y se presionan o martillan para unirlos entre sí. Esto se denomina soldadura en frío.
Este es un proceso común utilizado por el herrero.

Para robar algo de trueno de Wikipedia:
La soldadura en frío se reconoció por primera vez como un fenómeno general de materiales en la década de 1940. Luego se descubrió que dos superficies planas y limpias de metal similar se adherirían fuertemente si se ponían en contacto al vacío. La razón de este comportamiento inesperado es que cuando los átomos en contacto son todos del mismo tipo, no hay forma de que los átomos “sepan” que están en diferentes piezas de cobre. Cuando hay otros átomos, en los óxidos y grasas y capas más finas de contaminantes en la superficie, los átomos “saben” cuando no están en la misma parte.