Una guía para la soldadura de aluminio


Aluminio: una guía para la soldadura de aluminio GMAW
Cortesía reimpresa de la revista Welding Design and Fabrication


 

Aluminum: A Guide to Aluminum GMAW Welding  Siga las reglas generales que se ofrecen aquí para seleccionar equipos de soldadura, preparar materiales base, aplicar la técnica adecuada e inspeccionar visualmente las soldaduras para asegurar soldaduras de arco de tungsteno a gas, metal y gas de alta calidad en aleaciones de aluminio. Incluso para aquellos experimentados en la soldadura de aceros, la soldadura de aleaciones de aluminio puede presentar un gran desafío. Una conductividad térmica más alta y un bajo punto de fusión de las aleaciones de aluminio pueden conducir fácilmente al quemado a menos que los soldadores sigan los procedimientos prescritos. Además, la alimentación de alambre de soldadura de aluminio durante la soldadura de arco de gas y metal (GMAW) presenta un desafío porque el alambre es más blando que el acero, tiene una menor resistencia de columna y tiende a enredarse en el rodillo impulsor. Para superar estos desafíos, los operadores deben seguir las reglas generales y las pautas de selección de equipos que se ofrecen aquí.

 

 

La soldadura por arco metálico con gas

Preparación del metal base: para soldar aluminio, los operadores deben tener cuidado de limpiar el material base y eliminar la contaminación por óxido de aluminio y hidrocarburos de los aceites o solventes de corte. El óxido de aluminio en la superficie del material se funde a 3700 F mientras que el aluminio base se fundirá a 1,200 F. Por lo tanto, dejar cualquier óxido en la superficie del material base inhibirá la penetración del metal de aporte en la pieza de trabajo. Para eliminar los óxidos de aluminio, use un cepillo de cerdas de acero inoxidable o disolventes y soluciones de grabado. Cuando use un cepillo de acero inoxidable, cepille solo en una dirección. Tenga cuidado de no cepillarse demasiado bruscamente: el cepillado áspero puede incrustar aún más los óxidos en la pieza de trabajo. Además, use el cepillo solo sobre aluminio; no limpie el aluminio con un cepillo que se haya usado en acero inoxidable o acero al carbono. Al usar soluciones de grabado químico, asegúrese de eliminarlas del trabajo antes de soldar. Para minimizar el riesgo de hidrocarburos provenientes de aceites o solventes de corte que ingresan a la soldadura, elimínelos con un desengrasante. Verifique que el desengrasante no contenga hidrocarburos.

Precalentamiento: el precalentamiento de la pieza de trabajo de aluminio puede ayudar a evitar el agrietamiento de la soldadura. La temperatura de precalentamiento no debe exceder los 230 F, use un indicador de temperatura para evitar el sobrecalentamiento. Además, la colocación de soldaduras por puntos al principio y al final del área a soldar ayudará en el esfuerzo de precalentamiento. Los soldadores también deben precalentar una pieza gruesa de aluminio al soldarla en una pieza delgada; si se produce lapeado en frío, intente utilizar las pestañas de run-on y run-off.

La técnica de empuje: con aluminio, empujar la pistola lejos del charco de soldadura en lugar de tirar de ella dará como resultado una mejor acción de limpieza, una menor contaminación de soldadura y una mejor cobertura de gas protector.

Velocidad de desplazamiento: la soldadura de aluminio debe realizarse "rápido y caliente". A diferencia del acero, la alta conductividad térmica del aluminio exige el uso de configuraciones de amperaje y voltaje más altas y mayores velocidades de desplazamiento de la soldadura. Si la velocidad de desplazamiento es demasiado lenta, la soldadora corre el riesgo de quemarse excesivamente, especialmente en la lámina de aluminio de calibre delgado.

Blindaje de gas: el argón, debido a su buena acción de limpieza y perfil de penetración, es el gas de protección más común que se utiliza al soldar aluminio. La soldadura de aleaciones de aluminio de la serie 5XXX, una mezcla de gas de protección que combina argón con helio (75 por ciento de helio máximo) minimizará la formación de óxido de magnesio.

Cable de soldadura: seleccione un cable de relleno de aluminio que tenga una temperatura de fusión similar a la del material base. Cuanto más el operador pueda reducir el rango de fusión del metal, más fácil será soldar la aleación. Obtenga un cable de 3/64 o 1/16 de pulgada de diámetro. Cuanto mayor es el diámetro del alambre, más fácil se alimenta. Para soldar material de calibre fino, un alambre de 0,035 pulgadas de diámetro combinado con un procedimiento de soldadura pulsada a una velocidad de alimentación de alambre baja -100 a 300 in./min- funciona bien.

Soldaduras en forma convexa: en la soldadura de aluminio, el craqueo del cráter causa la mayoría de los fallos. Los resultados de agrietamiento de la alta tasa de expansión térmica del aluminio y las contracciones considerables que ocurren cuando las soldaduras se enfrían. El riesgo de agrietamiento es mayor con los cráteres cóncavos, ya que la superficie del cráter se contrae y se rompe cuando se enfría. Por lo tanto, los soldadores deben construir cráteres para formar una forma convexa o de montículo. A medida que la soldadura se enfría, la forma convexa del cráter compensará las fuerzas de contracción.

Selección de la fuente de alimentación: al seleccionar una fuente de alimentación para GMAW de aluminio, primero considere el método de transferencia -array-arco o pulso. Las máquinas de corriente constante (cc) y de voltaje constante (cv) se pueden usar para soldadura con arco de pulverización. Spray-arc toma una pequeña corriente de metal fundido y la pulveriza a través del arco desde el cable del electrodo hasta el material base. Para aluminio grueso que requiere una corriente de soldadura superior a 350 A, cc produce resultados óptimos.

La transferencia de pulsos generalmente se realiza con una fuente de alimentación de inversor. Las fuentes de alimentación más nuevas contienen procedimientos de pulsación incorporados basados en el tipo y diámetro del hilo de relleno. Durante el GMAW pulsado, una gota de metal de aporte se transfiere desde el electrodo a la pieza de trabajo durante cada impulso de corriente. Este proceso produce una transferencia positiva de gotas y da como resultado menos salpicaduras y velocidades de seguimiento más rápidas que la soldadura por transferencia por aspersión. El uso del proceso pulsado GMAW en aluminio también controla mejor la entrada de calor, facilitando la soldadura fuera de posición y permitiendo que el operador suelde material de calibre delgado a bajas velocidades y corrientes de alimentación de alambre.

Alimentador de alambre: El método preferido para alimentar alambre de aluminio blando a largas distancias es el método de contrafuerte, que emplea un gabinete cerrado de alimentación de alambre para proteger el cable del ambiente. Un motor de velocidad variable de par constante en el gabinete de alimentación de alambre ayuda a empujar y guiar el cable a través de la pistola a una fuerza y velocidad constantes. Un motor de alto par en la pistola de soldadura tira del cable y mantiene constante la velocidad de alimentación del alambre y la longitud del arco.
En algunas tiendas, los soldadores usan los mismos alimentadores de alambre para entregar alambre de acero y aluminio. En este caso, el uso de revestimientos de plástico o teflón ayudará a garantizar una alimentación de alambre de aluminio suave y constante. Para los tubos de guía, use tubos entrantes y plásticos de entrada tipo cincel para sostener el cable lo más cerca posible de los rodillos impulsores para evitar que el cable se enrede. Al soldar, mantenga el cable de la pistola lo más recto posible para minimizar la resistencia de la alimentación de alambre. Verifique la alineación correcta entre los rodillos impulsores y los tubos de guía para evitar el afeitado de aluminio.

Use rodillos impulsores diseñados para aluminio. Ajuste la tensión del rodillo impulsor para ofrecer una velocidad de avance de alambre uniforme. Una tensión excesiva deformará el cable y provocará una alimentación irregular y errática; demasiada poca tensión da como resultado una alimentación desigual. Ambas condiciones pueden provocar un arco inestable y una porosidad de soldadura.

Pistolas de soldadura: utilice un revestimiento de pistola separado para soldar aluminio. Para evitar el rozamiento del cable, intente restringir ambos extremos del revestimiento para eliminar los espacios entre el revestimiento y el difusor de gas en la pistola. Cambie los revestimientos a menudo para minimizar la posibilidad de que el óxido de aluminio abrasivo cause problemas de alimentación de alambre. Use una punta de contacto de aproximadamente 0.015 pulgadas más grande que el diámetro del metal de aporte que se está utilizando: a medida que la punta se calienta, se expandirá en forma ovalada y posiblemente restrinja la alimentación del alambre. Generalmente, cuando una corriente de soldadura excede 200 A, use una pistola refrigerada por agua para minimizar la acumulación de calor y reducir las dificultades de alimentación de alambre.

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