11 Consejos para la Soldadura de Aluminio en la Industria Naval


11 Consejos para Soldar Aluminio en la Industria Naval
Por Frank G. Armao, Director, Aluminium Welding Technology
The Lincoln Electric Company

 

Las aleaciones de aluminio son ligeras y resistentes a la corrosión en ambientes marinos, haciéndolo un material superior para utilizar en la industria naval.

Hay dos aspectos que hacen que la soldadura general de aluminio sea diferente de la soldadura de acero al carbono en la industria naval, y ambas están relacionadas con el hecho de que gran parte de la soldadura se realiza al aire libre:

  • El almacenamiento de chapas de aluminio y extrusiones es fundamental para evitar la oxidación
  • Se debe tener un cuidado extra para evitar las brisas en al área de la soldadura


Ambos aspectos serán discutidos con más detalle a continuación.

11 Consejos para Soldar Aluminio en la Industria Naval 

 

Conoza Qué Aleación de Aluminio Está Soldando
No es suficiente saber que está soldando aluminio. Los soldadores profesionales tienen que saber qué aleación van a soldar, y tienen que saber el metal de relleno correcto a utilizar. Las aleaciones más comunes usadas en la industria naval son las aleaciones de chapa Al-Mg 5XXX y las aleaciones de la extrusión Al-Mg-Si 6XXX, debido principalmente a su excelente resistencia a la corrosión. 

La mayoría de las aleaciones de aluminio son fácilmente soldables por arco eléctrico. Prácticamente todas las aleaciones de las series 1XXX, 3XXX, 4XXX, 5XXX y 6XXX se pueden soldar por arco eléctrico utilizando GTAW y GMAW Sin embargo, la mayoría de las aleaciones de las series 2XXX y 7XXX no se pueden soldar por arco eléctrico. Las únicas aleaciones soldables al arco de la serie 2XXX son 2219 y 2519 Casi todas las aleaciones 2XXX cuando se sueldan se agrietan severamente. De forma similar, las únicas aleaciones de la familia 7XXX que se pueden soldar al arco son 7003, 7004, 7005 y 7039.

Específicamente, sea particularmente cauteloso con 2024 y 7075. Es tentador comprar una de estas aleaciones para la soldadura de reparación porque son fuertes y están comúnmente disponibles, pero son sensibles a roturas con la soldadura al arco.

La soldadura de una aleación “no soldable" o el uso de una aleación de relleno incorrecta puede provocar una fisuración inmediata o un fallo prematuro en un servicio posterior.


¿Cuándo se debe precalentar?
Algunas personas creen que todas las soldaduras de aluminio tanto GTAW como GMAW se deben precalentar. Esto no es verdad. De hecho, si usted tiene el equipo correcto, es raramente necesario.

Además, el precalentamiento excesivo puede degradar gravemente las propiedades mecánicas. El último paso en el tratamiento térmico es el envejecimiento, que se realiza a temperaturas entre 160 y 200ºC.Si precalienta o sobrepasa la temperatura de envejecimiento, estropeará las propiedades mecánicas de la aleación.

Esto no quiere decir que todo el precalentamiento sea malo. Por ejemplo, si las temperaturas exteriores y la humedad son muy elevadas, es aceptable precalentar a 90ºC para quitar la humedad. Pero no se deje llevar.


Almacenamiento de Chapas, Placas y Extrusiones de Aluminio
Para la mayoría de las industrias, la recomendación estándar es almacenar el aluminio en el interior antes de la fabricación. Si bien es una buena recomendación, probablemente no sea realista en la industria de la construcción naval, donde la mayoría de la soldadura se realiza en el exterior. Existen recomendaciones de almacenamiento más realistas para la construcción naval.

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En primer lugar, si es posible, no colocar las chapas de aluminio en una pila plana en el suelo. Al almacenar de esta manera se atrapa el agua entre las chapas, aumentando las tasas de corrosión. En su lugar, apile las chapas en el borde para permitir que el agua escurra entre las piezas. Si las chapas se deben apliar en plano, retire cualquier papel o embalaje que pueda haber entre las chapas. Si se deja en su lugar, el papel actuará como una mecha y atraerá el agua entre las chapas. Si las chapas están apiladas en plano, intente no apilar una chapa encima de la otra.  En su lugar, inserte madera pequeña o etiquetas de aluminio entre las chapas para dejar escurrir el agua.

Todo esto está destinado a minimizar la cantidad de corrosión, es decir, el óxido grueso que se puede formar entre las chapas almacenadas. Cualquier óxido grueso tendrá que ser eliminado mecánicamente antes de la soldadura.

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Asegúrese de Limpiar las Piezas Adecuadamente Antes de Soldar
La limpieza del aluminio antes de la soldadura consiste en dos operaciones separadas y distintas. En primer lugar se deben eliminar todos los aceites, lubricantes, refrigerantes de máquinas y otros hidrocarburos utilizados en la fabricación. Cualquier hidrocarburo que permanezca en el material entrará en el arco de la soldadura y liberará gas hidrógeno, el cual causará porosidad en la soldadura.

La eliminación de los hidrocarburos puede efectuarse de dos maneras. Lo más común es limpiar la chapa con un trapo limpio empapado con un buen disolvente desengrasante, como acetona, toluene, MEK o limpiador de carburos. (Los alcoholes no son buenos desengrasantes y no se deben usar para limpiar el aluminio). Alternativamente, pero menos frecuente, el aluminio se puede sumergir en un depósito que contenga una solución alcalina suave, después se enjuaga y se seca.

En segundo lugar, quite cualquier óxido pesado del aluminio antes de soldar. Esto se hace normalmente a mano o mecánicamente utilizando un cepillo de acero inoxidable. En los casos en que los materiales son almacenados fuera y desarrollan un óxido gris pesado, puede ser necesario eliminar el óxido utilizando un disco de amolado o lijado.


Utilice el Equipo Correcto
Antes de empezar cada turno, los soldadores deben asegurarse de que el equipo de soldadura está ajustado correctamente para el aluminio. Esto es especialmente importante si el equipo se utiliza indistintamente para soldar diferentes materiales.

Especificamente para soldadura GMAW:

  • Asegúrese de que el freno de la bobina no está demasiado ajustado. Un tensión excesiva causará problemas en la alimentación del hilo. El freno debe estar lo suficientemente apretado para que la bobina no gire libremente cuando el hilo se para.

  • Asegúrese de que los rodillos de arrastre son para aluminio y tienen el diámetro correcto. No utilice los rodillos con ranura en V, que están hechos para soldar acero al carbono, ya que en el aluminio  deformarán  el hilo y causarán problemas de alimentación.

  • Ajuste la tensión del rodillo de arrastre lo suficiente para que los rodillos no se deslicen por el hilo. Una tensión excesiva hará que el hilo se deforme.

  • Asegúrese de que los cojinetes de guía de entrada y salida de plástico estén en su lugar. El uso de las piezas de acero utilizadas para el devanado puede causar problemas de alimentación.

  • Asegúrese de que la espiral de la pistola es del material plástico utilizado para el aluminio. El uso del revestimiento de la espiral de la pistola utilizado típicamente para alimentar el hilo, suele llevar pequeñas virutas del hilo de aluminio lo que hará que el revestimiento se obstruya.

  • Asegúrese de que la boquilla de contacto es del tamaño adecuado para el hilo de aluminio que está utilizando. Algunas personas creen que es buena idea utilizar una boquilla de gran tamaño - por ejemplo, de 1/16 pulgadas para hilo de 3/64 pulgadas. NO HAGA ESTO. La boquilla debe ser del tamaño en el que pase libremente el hilo pero lo suficientemente ajustado para proporcionar un contacto eléctrico uniforme entre la boquilla y el hilo. Una boquilla demasiado grande no proporcionará una transferencia de corriente uniforme, resultando un excesivo número de quemaduras.

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Utilice el caudal correcto del gas de protección
Los caudales del gas de protección Argón deben ser de un mínimo de 35 SCFH para GMAW y 25 SCFH para GTAW. Si se utiliza una boquilla de gas de diámetro grande, se debe aumentar el caudal del gas para el proceso de soldadura. Si la soldadura es en el exterior, el caudal del gas de protección debe ser más elevado - mínimo 45 SCFH para GMAW y 35 SCFH para GTAW - porque el gas Argón es más ligero que el aire y más susceptible al viento y la brisa. La falta de gas de protección alrededor del baño de soldadura causará porosidad. Si el gas de protección es una mezcla de argón/helio, los caudales deberían aumentarse un 25%, ya que el helio proporciona poca acción de limpieza.


Una vez se ha Limpiado el Área de Soldadura, Manténgala Limpia
Una vez que las piezas individuales están limpias y preparadas, efectúe la soldadura tan rápido como sea posible. La principal preocupación no es que las partes se oxiden - a temperatura ambiente, el aluminio se oxida lentamente si se mantiene seco. La verdadera preocupación es que la suciedad, aceites, vapor de agua, etc. en un ambiente de taller contamine el material limpio. Una vez limpio, ajustado y ensamblado, no deje que las partes se sientan desprotegidas durante la noche o el fin de semana. Si las piezas deben permanecer sin soldar durante un período de tiempo, cubra la unión con papel kraft marrón para prevenir que la suciedad, impurezas, etc. procedentes del aire se depositen en la unión. 

 
Almacenar Hilo de Soldadura Correctamente
El hilo de aluminio debe almacenarse en un lugar limpio y seco, preferiblemente en su empaquetado original. Bajo tales condiciones, el hilo tiene una vidal útil de varios años.

Mientras que el hilo no necesita ser almacenado en lugares con aire acondicionado, ayuda a mantenerlo en condiciones de humedad relativamente baja. No se debe permitir que se moje.

La forma más sencilla de hacerlo es almacenarlo en su empaquetado original en armarios metálicos cerrados, que contengan una bombilla de iluminación de 60 W. El calor de la bombilla elevará la temperatura en el interior del armario en -10ºC o menos, reduciendo la humedad relativa.

Los rollos de hilo que se utilizan parcialmente no deben dejarse sin cubrir en la máquina durante la noche. Deben devolverse a su empaquetado original. Alternativamente, hay cubiertas de plástico para bobinas disponibles para montar en la mayoría de los devanadores. Mantenga la bobina de hilo en el devanador hasta que ésta se ha utilizado completamente.

Almacenar hilo en un lugar con aire acondicionado también puede causar problemas. Si el hilo, que es relativamente frio, se lleva al taller en un día de calor y humedad y se abre inmediatamente, es posible que la humedad del aire se condense en el hilo. Si el hilo se almacena en una habitación con aire acondicionado, asegúrese de llevarlo al taller y no lo abra hasta que éste se haya calentado. De hecho, el almacenamiento en una sala deshumidificada es prefereible a almacenarlo en una habitación con aire acondicionado. Sin embargo, tampoco es esencial si el hilo se almacena como se indica anteriormente.


Soldadura y Oscilación en Línea

Aunque todos están de acuerdo en que la soldadura de lado a lado a través del cordón produce un excesivo aporte de calor y no debe usarse, es muy común en algunas industrias que los soldadores suelden en linea o "shuffle".  El propósito del shuffle es producir el aspecto de "centavo apilado" si la soldadura no es demasiado larga. La principal ventaja de estas técnicas es que produce ondulaciones  de soldadura obvias, regularmente espaciadas similares a una soldadura GTAW. Sin embargo, el shuffle no produce una penetración o limpieza mejorada, o una soldadura de mejor calidad. Es meramente cosmético.

La mezcla aleatoria está bien siempre y cuando se controle la amplitud del shuffle. Debe ser sobre 1/8 a 3/16 pulgadas (3mm a 5mm) Si la amplitud del shuffle es mayor que ésta, puede producir puntos bajos entre cada ondulación de la soldadura. Esto puede reducir la garganta de soldadura y no es aceptable.

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Asegúrese de que Vd. Está Utilizando la Aleación de Relleno Correcta
Las aplicaciones más comunes en la construcción naval son las uniones de aleaciones de chapa/placa 5XXX Al-Mg, tales como 5052, 5154, 5454 o 5083, a sí mismas o para unir una de las aleaciones de extrusión 6XXX a una aleación 5XXX.

Para unir las aleaciones 5XXX a sí mismas, el relleno correcto es 5554 para soldadura 5154 o 5454. Para soldadura 5052, debe utilizar 5356 Para soldadura 5083, la cual tiene una mayor resistencia, se recomienda 5556 o 5183 porque 5356 no coincide con la resistencia de 5083. 4043 no debe usarse para soldar aleaciones 5XXX, excepto para 5052, que tiene bajo contenido de Mg.

Para unir chapas o placas 5XXX a las aleaciones de extrusión 6XXX, tales como 6061-T6, las aleaciones de carga recomendadas son 5356 o 5554. 4043 no se utiliza conmúnmente en construcción naval debido a su menor resistencia a la corrosión.  No hay ninguna ventaja en el uso de los rellenos de mayor resistencia 5183 o 5556 en esta aplicación.  Algunos proveedores tratarán de vender estas aleaciones para esta aplicación porque tienen un costo más elevado pero no son beneficiosas.

Hemos tratado de dar alguna orientación que sea útil para los soldadores de aluminio en la industria de la construcción naval, aunque no es en modo alguno exhaustivo. Esperamos que este artículo les haya dado algunas ideas de cómo mejorar sus habilidades en la soldadura de aluminio en la construcción naval.

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