Un modo de fallo común que se observa durante las pruebas y el funcionamiento de las naves espaciales se denomina "soldadura en frío" ("coldwelding", "contact welding", "adhesion", "sticking" o "stiction"). La soldadura en frío es un proceso de soldadura en estado sólido en el que la unión se produce sin fusión ni calentamiento en la interfaz de las dos partes que se van a soldar. Este efecto afecta principalmente a los contactos entre metales. Se reconoció por primera vez como un fenómeno general de los materiales en la década de 1940: Las superficies limpias y planas de un metal pueden adherirse fuertemente si se ponen en contacto en el vacío. Debido a la falta de datos experimentales, la AAC comenzó a poner a punto su experiencia en pruebas en los años 90 y continuó, bajo contrato de la ESA, estableciendo una base de datos.


Mecanismo típico propenso a la soldadura en frío

La soldadura en frío es un problema importante que los ingenieros de naves espaciales deben tener en cuenta: En 1991, en la nave espacial Galileo, la antena de alta ganancia falló debido a problemas de soldadura en frío en los puntos de sujeción de las costillas. En general, los contactos metal-metal de una nave espacial corren un alto riesgo de soldadura en frío. Se trata de los siguientes HDRM (Hold Down and Release Mechanism), cables trenzados, topes mecánicos, dentados de engranajes, cojinetes y muchos más.


Dos situaciones se consideran los principales puntos de riesgo

La soldadura en frío durante el funcionamiento regular en el espacio puede producirse entre dos contactos metal-metal debido a la vibración de, por ejemplo, los motores. AAC está probando esas condiciones ambientales límite de acuerdo con STM-279.

La soldadura en frío en situación de lanzamiento puede encontrarse en cualquier mecanismo espacial con contacto metal-metal. Durante el lanzamiento y el transporte terrestre, todos los mecanismos están expuestos a un alto nivel de vibración. Por lo tanto, los revestimientos y tratamientos superficiales podrían dañarse ya en el aire. Esto puede reducir la vida útil de la nave espacial Galileo.


Falsos supuestos comunes

Llegados a este punto, me gustaría aclarar algunas falsas suposiciones comunes y problemas que a menudo se pasan por alto:

- La soldadura en frío no sólo se produce entre los mismos metales, sino también entre metales diferentes. Por poner un ejemplo de combinaciones expuestas al fretting: SS440C contra Ti6Al4V muestra fuerzas de adhesión de hasta 10N. Ti6Al4V contra sí mismo tiene alrededor de 6N. SS440C contra sí mismo tiene una fuerza de adherencia de hasta 3N.

- Un problema que se suele pasar por alto es el deterioro de los revestimientos protectores durante las pruebas y la manipulación en tierra. Todos los revestimientos protectores utilizados deben resistir no sólo el duro entorno del lanzamiento y el espacio. También hay que tener en cuenta el proceso preliminar de almacenamiento, manipulación y pruebas en tierra. A menudo nos vemos obligados a encontrar soluciones en el último momento, porque se subestimó la carga en tierra o no se tuvo en cuenta en absoluto la soldadura en frío. Tenga en cuenta que durante las pruebas de agitación (funcionamiento en el aire) no se produce soldadura en frío. El riesgo suele evaluarse mediante la integridad de las superficies de contacto en una inspección posterior.

- En AAC se ha comprobado que los posibles problemas de soldadura en frío se suelen tener en cuenta en una fase tardía de la construcción del mecanismo espacial, cuando se realizan las primeras pruebas en vacío. Sin embargo, resulta mucho más sencillo considerar y analizar los posibles problemas de soldadura en frío en una fase temprana del diseño.


Soluciones y camino a seguir

AAC gestiona diferentes instalaciones de ensayo para probar combinaciones de materiales, revestimientos y lubricantes en cuanto a su tendencia a la soldadura en frío. Estas pruebas no tienen un coste elevado e incluyen normalmente asesoramiento: no es necesario ser un profesional de la soldadura en frío, éste es nuestro trabajo. Aproveche la oportunidad y póngase en contacto con nosotros en una fase temprana del diseño para evitar problemas de soldadura en frío.
La ESA apoya a la industria espacial europea con un base de datos de soldadura en fríogestionado por AAC. Regístrese gratuitamente y acceda a los datos de soldadura en frío de las principales combinaciones de materiales más utilizadas. - En caso de que su combinación de materiales preferida no esté disponible en la base de datos, póngase en contacto con nosotros para obtener más información.

Pruebas tribológicas en entornos espaciales ofrecidas por AAC


¿Le interesa obtener más información o medir la soldadura en frío? Póngase en contacto con nuestro equipo de expertos en office@aac-research.at o visítenos en Aeroespacial y Composites Avanzados: Ingeniería y Tecnología Espaciales