Alambre de soldadura con núcleo fundente de carburo de boro n.° 80

1. ¿Qué significa esta descripción?

• Carburo de boro (B₄C): Este es el ingrediente clave. El carburo de boro es uno de los materiales más duros conocidos, superado solo por el diamante y el nitruro de boro cúbico. Su dureza en la escala de Mohs se encuentra entre 9 y 10. Esta extrema dureza es la que confiere al depósito de soldadura su principal propiedad:  una excepcional resistencia a la abrasión .
• 80#: Indica el tamaño de grano de las partículas abrasivas de carburo de boro  antes de incorporarlas al alambre. «#» se refiere al estándar de tamaño de malla de EE. UU. Un grano de malla 80 corresponde a un tamaño promedio de partícula de aproximadamente 180 micras (0,007 pulgadas). Este grano es relativamente grueso, adecuado para una resistencia a la abrasión severa, en lugar de un acabado liso.
• Alambre de soldadura con núcleo fundente (FCAW): Este es el sistema de suministro. Se trata de un tubo metálico (la «vaina») lleno de polvo (el «núcleo fundente»). En este caso, el núcleo de polvo consiste en partículas de carburo de boro mezcladas con otros agentes fundentes.

2. Finalidad y aplicación

• Resistencia extrema a la abrasión: Esta es su función principal. La capa de soldadura se convierte en un material compuesto donde partículas de B₄C increíblemente duras se incrustan en una matriz metálica resistente (generalmente a base de hierro).
• Buena lubricidad: El carburo de boro tiene propiedades autolubricantes en determinadas condiciones.
• Absorción de neutrones: B₄C es un fuerte absorbente de neutrones, pero rara vez este es el motivo de su uso en revestimientos duros; la resistencia a la abrasión es el principal impulsor.

• Minería y procesamiento de minerales: brocas, rodillos trituradores, martillos pulverizadores, impulsores de bombas de lodo y tornillos transportadores que manejan minerales altamente abrasivos.
• Construcción:​ Dientes de excavadoras, cuchillas de bulldozer, cabezales de corte para tuneladoras.
• Agricultura:​ Arados, herramientas de labranza para trabajar en suelos arenosos o rocosos.

3. Cómo funciona: el proceso de soldadura

1. Soldadura: El alambre con núcleo fundente se alimenta continuamente al arco de soldadura (un proceso como FCAW o SAW – Soldadura por arco sumergido).
2. Fusión: La cubierta metálica exterior se funde, formando la matriz del baño de soldadura. El núcleo fundente genera una capa protectora de gas y escoria para proteger el metal fundido del aire.
3. Incorporación de partículas: Las partículas de carburo de boro del núcleo se liberan en el baño de soldadura. Debido a su punto de fusión extremadamente alto (superior a 2400 °C),  no se funden , sino que permanecen como partículas sólidas.
4. Solidificación: El baño de soldadura se solidifica, atrapando las partículas duras de B₄C dentro de la matriz metálica, más resistente y dúctil. El resultado es una capa de compuesto de matriz metálica (MMC) sobre la superficie de la pieza.

4. Consideraciones y desafíos cruciales

• Dificultad extrema para soldar: El carburo de boro reacciona con el hierro. A temperaturas de arco, puede disolverse y formar boruros de hierro, que son extremadamente duros pero también muy frágiles. Esto puede provocar:
  • Alta sensibilidad al agrietamiento: El depósito de soldadura es propenso al agrietamiento debido a las altas tensiones residuales y la fragilidad. El precalentamiento y el control estricto de la temperatura entre pasadas son  fundamentales .
  • Requiere experiencia: Este no es un alambre para un soldador novato. Requiere operadores altamente capacitados que comprendan los procedimientos para el recargue duro de materiales frágiles.
• Disponibilidad limitada: Los alambres de recargue duro estándar y comunes utilizan carburos de cromo o carburos de tungsteno. Los alambres de carburo de boro son un producto especializado y de nicho. Probablemente necesite contactar con fabricantes especializados de alambres de recargue duro, no con proveedores de soldadura general.
• Costo: El carburo de boro es un material costoso. Este alambre sería significativamente más costoso que las aleaciones de recargue duro estándar.
• Maquinabilidad: El depósito de soldadura final no es  mecanizable con herramientas convencionales. Solo se puede acabar mediante rectificado con muelas de diamante o de nitruro de boro cúbico (CBN).

5. Comparación con alambres de revestimiento duro alternativos

Conclusión

1. ¿Es el desgaste lo suficientemente severo como para justificar su costo y complejidad? Para el 90% de los trabajos de revestimiento duro, un alambre de carburo de cromo o de carburo de tungsteno será suficiente y mucho más fácil de aplicar.
2. ¿Tengo soldadores capacitados y controles de procedimientos estrictos (especialmente precalentamiento) para evitar grietas? De lo contrario, es probable que la aplicación falle.