Una guía para soldar aluminio

La soldadura de aluminio hace posibles innumerables productos. Como pistones de automóviles, aviones, válvulas marinas, bicicletas, vigas de aluminio estructural y muchos otros. Ya sea que suelde placas, láminas, barras o tubos de aluminio para fabricar estos y otros productos, conocer el grado de aluminio es lo más importante.

Soldadura de aleaciones de aluminio

El aluminio está aleado con varios elementos que acentúan ciertas características, como la conductividad y la resistencia. La variabilidad en las propiedades químicas y mecánicas significa que no todas las aleaciones de aluminio son iguales. No son intercambiables cuando se trata de soldabilidad. Nunca debe soldar aluminio si no está seguro de la composición específica de su aleación.

Para empezar, las aleaciones de aluminio se dividen en dos categorías, tratables térmicamente y no tratables térmicamente. Las aleaciones no tratables térmicamente se endurecen mediante trabajo en frío y no deben templarse antes. Las aleaciones de aluminio tratables térmicamente, por otro lado, se han calentado a aproximadamente 400 °F.

Cuando se trata de soldar estas aleaciones de aluminio, las aleaciones que se han calentado previamente son más susceptibles de debilitarse y agrietarse.

Aleaciones no tratables térmicamente y soldabilidad

• 1xxx – Buena soldabilidad, sin embargo, se produce un alargamiento significativo durante la soldadura. Aunque esto no afecta negativamente la resistencia al crecimiento de grietas, el aluminio de la serie 1xxx es particularmente sensible al tipo de relleno.
• 3xxx – Esta serie de aleación de manganeso se considera muy soldable. Es bueno para prensas plegadoras y cajas de camiones.
• 4xxx – Esta serie de aleaciones de aluminio incluye aleaciones no tratables térmicamente y aleaciones tratables térmicamente. Las aleaciones de la serie 4xxx no tratables térmicamente se ven principalmente en varillas de relleno. El silicio de estas aleaciones reduce la velocidad de enfriamiento, la velocidad de solidificación y las tensiones de contracción.
• 5xxx – Generalmente, la serie de aleaciones de magnesio se considera muy soldable. A menudo se ve en tuberías marinas y anodizadas.

Aleaciones tratables térmicamente y soldabilidad

• 2xxx – En general, la serie de aleaciones de cobre no se considera muy soldable, incluso 2017 y 2024 se consideran no soldables. Sin embargo, con un procedimiento de soldadura específico, el 2219 muestra una excelente relación resistencia-peso y un amplio rango de temperatura de servicio. Lo ves principalmente en la industria aeroespacial.
• 6xxx – Si bien esta serie es súper soldable y fuerte, la zona afectada por el calor (HAZ) se degrada durante la soldadura. Esto reduce las propiedades mecánicas entre un 30 y un 50 %.
• 7xxx – Similar a las aleaciones de la serie 2xxx, no gran parte de la serie 7xxx es soldable, porque se agrietará cuando se suelde. Sin embargo, el 7005 por ejemplo se considera soldable, porque no tiene cobre en su composición específica.

Cómo soldar aluminio

La soldadura es un servicio de valor agregado que exige conocimientos, habilidades y certificaciones especiales. En comparación con el acero y otros metales, las aleaciones de aluminio son susceptibles a soldaduras deficientes e ineficaces. Esto es especialmente cierto cuando los factores adecuados no se consideran cuidadosamente.

Primero, comprender los desafíos

El Instituto Técnico Universal describe 4 desafíos para soldar todo el aluminio:

• Oxidación — El aluminio muestra una fuerte afinidad por el oxígeno. El óxido de aluminio, también conocido como alúmina, se forma como una capa blanquecina dura sobre las aleaciones de aluminio. La alúmina tiene un punto de fusión más alto que las aleaciones de aluminio y debe tenerse en cuenta durante todo el proceso de soldadura.
• impurezas — Las impurezas pueden causar malas soldaduras. En estado fundido, el aluminio es muy susceptible a las impurezas.
• Porosidad — La porosidad se produce durante la soldadura cuando el gas de protección queda atrapado en la soldadura. Las impurezas pueden provocar soldaduras porosas, ya que el punto de fusión del aluminio impuro será inconsistente.
• Espesor – El quemado es un problema común para el aluminio. El aluminio más delgado se quema más rápidamente y el aluminio grueso debe penetrarse lo suficientemente profundo para producir una soldadura firme. Los soldadores deben tener suficiente experiencia para discernir cuánto calor usar en respuesta al espesor.

Hay dos factores adicionales a considerar cuando se suelda aluminio:

• Conductividad térmica — El aluminio se calienta rápidamente y distribuye fácilmente este calor, lo que puede provocar soldaduras y cráteres rápidos. Los disipadores de calor pueden ser particularmente útiles.
• Metal de relleno — Para evitar defectos de soldadura, es fundamental hacer coincidir las mejores aleaciones, temples y materiales de relleno del material base. Aproximadamente el 85% de las soldaduras se pueden lograr utilizando las aleaciones de relleno 4043, 4943 y 5356. Se sabe que estas son las más disponibles y rentables. Sin embargo, el tipo de aleación de relleno combinado con procesos posteriores a la soldadura, como la anodización, puede tener una influencia significativa en la apariencia de la soldadura, ya que el color puede cambiar de brillante y claro a oscuro y gris. Consulte una tabla de aleación de base y metal de aporte antes de soldar.

Limpieza de aluminio antes de la soldadura

Uno de los pasos más importantes para soldar aluminio es limpiar bien el metal base de aluminio y la varilla de aporte antes de soldar.

Para limpiar el aluminio utilice acetona y un cepillo de acero inoxidable. No utilice la escobilla para nada más que aluminio y, si puede permitírselo, utilice una escobilla nueva cada vez que trabaje con nuevos grados de material. Seque completamente todo el aluminio y suelde dentro de las 8 horas. Limpie el aluminio si pasan más de 8 horas entre la limpieza inicial y el comienzo del proceso de soldadura.

Por qué es tan importante limpiar el aluminio antes de soldarlo

La oxidación es uno de los mayores desafíos cuando se trata de soldar aluminio. Cuando el metal base y la varilla de aporte no se limpian a fondo antes de soldar, se requerirá tres veces la cantidad de calor para romper la capa de oxidación de la superficie.

Para cuando la capa de oxidación se haya derretido, tendrás una piscina de aluminio derretido y hollín grumoso. En otras palabras, el aluminio debajo de la capa de óxido se había estado derritiendo todo el tiempo. La limpieza de la capa de óxido iguala la temperatura de fusión, lo que conduce a soldaduras limpias y fuertes.

Cuidado con estos signos

Sabrá si la base de aluminio y la varilla de relleno no se limpiaron correctamente si su arco se desvía, el relleno no se mezcla y se desarrolla una tensión superficial incómoda.

Procesos de soldadura

Hay muchos tipos diferentes de procesos de soldadura. Algunos están obsoletos y han sido reemplazados con nueva tecnología, y algunos son mejores para el acero que para el aluminio.

• Soldadura por rayo láser
• Soldadura por haz de electrones
• Soldadura por resistencia
• Electrodo – Soldadura por arco de metal blindado
• Soldadura por arco con núcleo fundente
• La soldadura por arco metálico con gas
• Soldadura por arco de tungsteno con gas

¿Qué es la soldadura por arco?

Notará que varios de los procesos de soldadura enumerados anteriormente incluyen «soldadura por arco» en su nombre. ¿Así que, qué significa?

La soldadura por arco es un proceso de soldadura extremadamente común que requiere electricidad para calentar el metal. A medida que la electricidad fluye desde el metal de aporte, también conocido como varilla o electrodo, hacia el metal base para unirlo, se obtiene un arco. Los muchos tipos diferentes de soldadura por arco pueden variar en el tipo de corriente necesaria, o si la soldadura es semiautomática, totalmente automática o manual.

Soldador de aluminio TIG

Probablemente la técnica más popular para soldar aluminio es la soldadura por arco de tungsteno con gas, también llamada soldadura «TIG» (gas inerte de tungsteno).

La soldadura TIG es especialmente buena cuando se trabaja con aluminio de calibre más ligero. Además, es mecánicamente fuerte y visualmente atractivo. Por estas razones, se elevó a una verdadera era dorada a medida que crecía la popularidad del aluminio en la industria automotriz. La mayoría de los soldadores profesionales que trabajan en la industria automotriz prefieren el proceso de soldadura TIG.

Qué esperar durante la soldadura TIG

La soldadura TIG es un proceso de soldadura manual y, a veces, se critica por ser lento. Sin embargo, cuando un operador es experto, la diferencia en la velocidad de soldadura en comparación con otros procesos es insignificante.

Cuando enciendes el arco, primero notarás un área helada. Esta zona helada también se conoce como acción de limpieza. Es la capa de óxido derritiéndose.

La varilla de relleno no se puede introducir hasta que vea un charco húmedo y brillante, lo que indica que la capa de óxido se ha derretido. Su velocidad de viaje debe coincidir con la velocidad a la que se derrite el aluminio. A medida que alimenta alambre manualmente, da pequeños toques a lo largo de la línea que se está soldando. Está buscando una buena conicidad y un arco estable.

Soldador de aluminio MIG

A veces se considera que la forma más rápida de soldar aluminio es la soldadura por arco metálico con gas (GMAW) o el proceso de soldadura «MIG». La soldadura MIG es semiautomática con una pistola de carrete y se considera mejor para soldar aluminio más grueso.

El argón suele ser el gas que se utiliza en la soldadura MIG. También puede obtener una mezcla de argón y helio. El helio aumenta el arco y generalmente es mejor para metales más gruesos.

Algunas recomendaciones para la soldadura MIG

Las pistolas de carrete a veces pueden ser menos predecibles que el proceso de dabbing manual de la soldadura TIG. Las máquinas de soldar notarán una recomendación de velocidad del alambre, pero puede reducirla, dependiendo de qué tan bien pueda controlar la pistola de carrete a esa velocidad y temperatura. Es común quemar las puntas de contacto durante la soldadura MIG, así que planee tener más de ellas.

Otra consideración importante durante la soldadura MIG es el tipo de ángulo. En general, se prefieren los ángulos de empuje cuando se usa una pistola de carrete para soldar aluminio. El ángulo de la pistola de carrete afecta la acción de limpieza y la porosidad de la soldadura.

También se recomienda usar un disipador de calor durante la soldadura MIG. Los disipadores de calor harán posible soldar un poco más lento al distribuir el calor lejos de la pistola de carrete. Esto es excelente cuando se aprende por primera vez a soldar MIG, y también ayuda a prevenir el agrietamiento.

¿Qué equipo necesita?

• Cepillo de acero inoxidable y acetona para limpiar la base de aluminio y la varilla de relleno
• Soldadora TIG/MIG con pedal
• Un inversor, aunque técnicamente no es necesario, hace que las máquinas de soldar sean mucho más eficientes que los transformadores normales.
• Gas protector
• Hoja o placa de aleación de aluminio soldable
• Varilla de relleno de aluminio apropiada
• Placa de fijación de aluminio (plantilla) para evitar marcas de arco y asegurar el material de trabajo a lo largo de la soldadura
• Se recomiendan disipadores de calor.
• Equipo de protección personal, incluidos guantes, mangas largas y casco para soldar

Configuración de la máquina

Muchas máquinas de soldar incluyen la opción de soldadura TIG y MIG. Según sus procesos de soldadura preferidos, seleccione TIG o MIG cuando se le solicite que seleccione la herramienta.

A continuación, seleccionará el metal de trabajo. Por ejemplo: electrodo positivo 100% argón, si es soldadura MIG.

Luego, ingresará el diámetro, la velocidad del cable y el grosor. Tenga en cuenta que los amperios requeridos dependen directamente del espesor del aluminio que se suelda.

Consideraciones adicionales al soldar con aluminio

En comparación con la soldadura de acero, todo es más sensible con la soldadura de aluminio. Esto hace que la soldadura de aluminio sea un poco más desafiante.

Fuente de alimentación

Una diferencia principal cuando se suelda aluminio es la fuente de energía requerida. El aluminio solo se puede soldar con corriente alterna. AC rompe la capa de película de óxido, que se derrite a una temperatura más alta que el aluminio.

La corriente de soldadura DCEN fluye de negativo a positivo. Se utiliza para soldar acero, aleaciones de níquel y titanio. Pero no atravesará el óxido de aluminio. Si intenta soldar con una corriente DCEN, obtendrá una soldadura con hollín que, después de un poco de pulido, revelará agujeros en toda la soldadura. no funciona

La corriente de soldadura DCEP fluye con polaridad inversa. Obtiene la acción de limpieza deseada a medida que la corriente fluye desde la pieza de trabajo hasta el electrodo. Sin embargo, el electrodo se sobrecalentará, dando lugar a un arco irregular. Por lo tanto, aunque la acción de limpieza sea buena, el electrodo se calentará tanto que la varilla de aporte formará una bola en la punta y no podrá unirse al metal base.

Con corriente alterna obtienes una mezcla de EP y EN. Un buen aporte de calor y una buena acción de limpieza hacen viable la soldadura de aluminio.

Conductividad térmica

El aluminio también tiene una mayor conductividad térmica que el acero. El calor generado cuando se suelda aluminio se dispersa más rápidamente que cuando se suelda una aleación a base de hierro. Esto aumenta el potencial de arranques en frío, donde la penetración de la soldadura es demasiado superficial.

Potencial de cráteres

El aumento de la conductividad térmica también puede aumentar el potencial de cráteres grandes o depresiones cóncavas en una soldadura. Esto sucede porque cuando llega al final de una soldadura hay más calor del que estaba presente al principio, ya que el calor se ha dispersado por todo el metal. Los cráteres deben rellenarse.

Otros factores que influirán en la soldadura

• Longitud del arco: la longitud del arco influye en la penetración de la soldadura y en la forma de la superficie de soldadura. Mucho depende de la cantidad de amperios utilizados.
• Ángulo de la antorcha
• Tipo de copa de gasolina
• Gas de protección: tanto el flujo como el tipo
• Electrodo: tanto el tipo como el diámetro
• Espesor de aluminio
• ¿Quién está soldando? La comodidad, el conocimiento y el conjunto de habilidades del soldador no deben pasarse por alto.

Tipos de soldadura comunes

• Junta de esquina exterior/junta de borde — El borde exterior de dos placas empalmadas 90 grados paralelas entre sí. Se considera una de las articulaciones más fáciles. Recomendado para mantener un arco más largo en comparación con otras juntas y para usar una bandeja o bandeja de goteo mientras se suelda.
• Junta de esquina interior —Los bordes de dos placas se topan entre sí en un ángulo de 90 grados. Por lo general, proporciona un surco para rellenar proporcionando una buena penetración. Recomendado para mantener un arco ajustado durante la soldadura.
• Junta a tope — Dos piezas pegadas entre sí. Solo se puede soldar la superficie superior e inferior. Sin una buena penetración, esta soldadura no tiene la resistencia de una soldadura de filete de varias pasadas o una junta biselada.
• Junta de solape — Se utiliza con mayor frecuencia para unir dos piezas con diferentes espesores. Las piezas se colocan superpuestas una encima de la otra. Se considera de tipo filete, y la soldadura se puede realizar en uno o ambos lados.
• Unión en T —Las juntas de soldadura en T se forman cuando dos piezas se cruzan en un ángulo de 90°. Esto da como resultado que los bordes se unan en el centro de una placa o componente en una ‘T’. Las uniones en T se consideran un tipo de soldadura de filete y también se pueden formar cuando un tubo o tubería se suelda en una placa base. Recomendado para mantener el arco pequeño y apretado, forma mínima de ángulo de antorcha.
• Reparación de Aluminio Fundido — Las piezas de fundición tienen más oxidación, por lo que se recomienda dejar actuar la acción de limpieza durante más tiempo de lo normal.

Señales de una buena soldadura

• La soldadura es pareja y consistente. Parece una pila de monedas de diez centavos.
• No hay porosidad ni agrietamiento. Puede verificar esto puliendo la soldadura para una mejor visibilidad.
• Profundidad de fusión adecuada al espesor del metal. Se puede cortar una sección transversal de una soldadura para revelar si la profundidad de la fusión coincide con el grosor del metal y si será duradera.
• La soldadura no se dobla. Esto significa que se aplicó el calor apropiado en toda la soldadura.
• La soldadura está alineada con la plantilla. Esto indica que las piezas están unidas firmemente sin espacios.

Errores comunes de principiante

• No limpiar el aluminio antes de soldar. Incluso cuando se ve limpio o tiene un brillo protector, debe limpiarlo. Asegúrese de limpiar tanto la placa/lámina de metal base como la varilla de relleno.
• Un arco demasiado largo. Una longitud de arco larga hace que la varilla se derrita antes de entrar en el charco de aluminio brillante. Si no puede controlar el arco, se arriesga a la porosidad, a no llegar a la raíz de la unión y, en general, a la falta de fusión.
• Demasiado calor en una soldadura. Esto ablandará la unión soldada, haciéndola flexible.
• Si no sabe qué grado es, no lo use. Una vez más, no todo el aluminio es igual en lo que respecta a la soldabilidad. La chatarra no debe usarse para nada crítico.

Esperamos que esto le ayude a tener en cuenta los principales pasos y consideraciones al soldar aluminio. La conclusión más importante es que la composición de la aleación dictará cómo soldar, seguido del proceso de soldadura particular seleccionado. Elija una aleación que sea soldable y que también se ajuste a los requisitos mecánicos del producto final deseado. Seleccione un soldador que esté familiarizado con las aleaciones de aluminio y un proceso de soldadura que sea cómodo para ellos y que también sea adecuado para el espesor del aluminio que se está soldando.