Juntas precisas y limpias gracias a la soldadura bajo alto vacío

Los métodos de soldadura convencionales alcanzan rápidamente sus límites al unir metales duros, diamantes o cerámicas. Soldaduras limpias y libres de óxido y resultados uniformes solo se pueden lograr en una condición de alto vacío. Aquí es donde entra en juego el proceso de soldadura por vacío de iew: los sistemas funcionan con tecnología de vacío coordinada con precisión de Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions y permiten procesos estables con un consumo energético mínimo y un bajo esfuerzo de mantenimiento.

Para desarrollar una nueva generación de sistemas de soldadura por vacío, iew necesitaba una solución de alto vacío fiable que fuera técnicamente robusta y económica. Junto con Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions, se desarrolló un concepto de sistema compuesto por una combinación de bomba de vacío turbomolecular y bomba primaria. El sistema garantiza un vacío final de hasta 8×10−⁶ hPa (mbar). Esto permite obtener uniones soldadas reproducibles incluso en materiales sensibles a la temperatura. En esta condición casi sin gas, se evita la oxidación, la transferencia de calor se controla con precisión y los componentes se unen uniformemente a la aleación de soldadura. Al mismo tiempo, las bombas de vacío en seco reducen el esfuerzo de mantenimiento y evitan la contaminación en el área de proceso, un factor crucial para garantizar la alta calidad de los componentes fabricados.

La empresa fue fundada como empresa de ingeniería Schweikhart en 1996 por el ingeniero Martin Schweikhart y fue el resultado de una tesis sobre el asunto de la calefacción por inducción. Un año más tarde, la empresa pasó a llamarse iew induktive Erwärmungsanlagen GmbH. Con unos 20 empleados, iew suministra ahora a clientes en todo el mundo.

Además de los sistemas de calefacción por inducción configurables individualmente, los sistemas de soldadura por vacío de iew representan una parte cada vez mayor de sus ingresos. La empresa es el único proveedor en todo el mundo que suministra ambas tecnologías a través de una contratación externa, un beneficio para muchos clientes que requieren ambos procedimientos para su proceso de producción.

Los sistemas se utilizan para aplicaciones como la soldadura de herramientas de diamante de alto rendimiento, el encogimiento, el recocido y el endurecimiento de metales, así como en tecnología de pruebas e investigación. En el campo de la soldadura por vacío, alrededor del 80 % de las aplicaciones se realizan en la tecnología de herramientas. Los fabricantes de sondas y las empresas de tecnología médica también muestran un gran interés por la tecnología de soldadura.

El proceso de soldadura por vacío comienza con la preparación de los componentes que se van a unir, que pueden estar hechos de metal duro, diamante policristalino o cerámica, dependiendo de la aplicación. Después de aplicar la pasta de soldadura, las piezas se colocan en posición en una cámara de vacío de vidrio de cuarzo. A continuación, se evacua la cámara hasta alcanzar una presión de aproximadamente 5×10−⁴ hPa (mbar). Esto elimina el oxígeno, el nitrógeno y la humedad del área de proceso, lo que es esencial para evitar la oxidación y la contaminación en las juntas de soldadura.

Durante el proceso de soldadura, los calentadores de infrarrojos calientan los componentes con precisión. En primer lugar, se precalientan de forma homogénea para que no se produzcan tensiones en el material. En cuanto se alcanza la temperatura de soldadura, las bombas de vacío reducen la presión a unos 5×10−5 hPa (mbar). Este nivel de alto vacío minimiza la conducción del calor a través de los gases residuales y garantiza una fusión uniforme de la aleación de soldadura, que suele producirse a unos 700-900 °C.

Una vez finalizado el proceso de soldadura, el nivel de vacío se aumenta aún más a aproximadamente 8 a 9×10−⁶ hPa (mbar). En este entorno prácticamente libre de gases, las piezas de trabajo pueden enfriarse de forma controlada sin que el oxígeno o el nitrógeno reaccionen con la superficie. Solo cuando la temperatura ha descendido a aprox. 150 °C, se vuelve a admitir lentamente aire ambiente. Esto garantiza una compensación de presión suave.

La combinación de un control de temperatura preciso y una condición de alto vacío estable garantiza resultados reproducibles, uniones soldadas limpias y herméticas y una alta calidad del producto constante. Los robustos sistemas están diseñados para un funcionamiento industrial continuo y convencen por su larga vida útil y sus requisitos mínimos de mantenimiento.

En 2016, iew comenzó a desarrollar los primeros prototipos para sistemas de soldadura por vacío, que más tarde estarán disponibles en dos versiones diferentes: una variante compacta para tamaños de lote más pequeños y un sistema más grande para el funcionamiento en serie industrial. El objetivo era crear una alternativa fiable y que ahorrara recursos a los sistemas convencionales, que a menudo funcionaban con bombas de vacío difusoras de aceite. Durante la puesta en marcha, el aceite debía alcanzar la temperatura de trabajo y siempre existía el riesgo de que los vapores de aceite entraran en la cámara de vacío y contaminaran las superficies sensibles durante el proceso. Además, el mantenimiento y la limpieza requerían mucho tiempo.

En respuesta a estos problemas, Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions ayudó a crear una solución de alto vacío compacta que elimina la necesidad de bombas de vacío difusoras y es significativamente más eficiente. La arquitectura del sistema realizada conjuntamente combina bombas de vacío turbomoleculares con bombas primarias secas o lubricadas con aceite, en función de los requisitos del proceso. Esta combinación garantiza una condición de presión estable hasta el rango de 8×10−6 hPa (mbar), lo que permite una soldadura limpia y reproducible con poco esfuerzo de mantenimiento y energía.

En la variante de sistema más pequeña se utilizan una bomba de vacío turbomolecular HiPace y una bomba de vacío scroll libre de aceite de la serie HiScroll, complementadas por medidores de vacío precisos, separadores de polvo y válvulas robustas. Para un mayor rendimiento, el sistema más grande utiliza una bomba de vacío turbomolecular HiPace en combinación con una bomba de vacío de paletas rotativas DuoVane lubricada con aceite. Todos los componentes están perfectamente coordinados entre sí y están diseñados para funcionar bajo cargas térmicas continuamente cambiantes con acumulación ocasional de suciedad, un requisito previo para un alto proceso de estabilidad en el uso diario.

Las soluciones de vacío instaladas se caracterizan por un mantenimiento sencillo y una larga vida útil. Por ejemplo, las bombas turbo están diseñadas para un tiempo de funcionamiento libre de mantenimiento de hasta cinco años.