Welding Journal en Espanol

El aluminio, que alguna vez fue el metal más caro del mundo, ahora es algo común. Encontrar aluminio era fácil, pero aprender a refinarlo desafió a algunas de las mentes más brillantes del siglo XIX. Así como era difícil de refinar, también lo es de soldar, pero una vez que aprendes, se convierte en una parte habitual de la vida de los soldadores.

El aluminio tiene muchas propiedades que lo hacen deseable en la fabricación. Con aproximadamente un tercio del peso del acero, es liviano, pero tiene resistencias a la tracción de hasta 90,000 lb/in2 (90 ksi). Es resistente a la corrosión y conduce extremadamente bien tanto el calor como la electricidad. Estas propiedades lo convierten en una excelente opción para muchos productos finales en múltiples industrias. Sin embargo, también dificultan la soldadura.

Debido a la alta conductividad térmica, lleva más tiempo establecer un baño de soldadura de aluminio. Los parámetros también deben reducirse hacia el final de la soldadura para compensar el aumento de temperatura. El consejo común dice que se debe soldar el aluminio en caliente y rápido debido a su alta conductividad térmica. El uso de un pedal con soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW) facilita el ajuste rápido de la corriente de soldadura de principio a fin. Sin embargo, la GTAW generalmente requiere mucha práctica y habilidad para dominarla. La soldadura por arco metálico con gas (GMAW) generalmente se aprende más rápido, y la mayoría de las máquinas modernas brindan funciones de inicio en caliente y relleno de cráteres para un control fácil, así como controles en la antorcha para ajustar rápidamente la velocidad de alimentación del alambre durante la soldadura.

Qué saber antes de iniciar un arco

Comprender el metal base es la primera clave para realizar excelentes soldaduras de aluminio. El aluminio se divide en series según la aleación y la aplicación. Cada uno de los siete grupos de series o aleaciones utiliza un código numérico de cuatro dígitos. Un ejemplo es el grupo de aleaciones 1xxx, que es aluminio sin alear que se usa en láminas y otros productos donde se requieren las propiedades del aluminio puro. Los otros seis grupos están aleados con materiales como magnesio, silicio, zinc y cobre, entre otros. Debido a los riesgos extremos de corrosión y agrietamiento, algunas aleaciones como la 2024 y la 7075, no se deben soldar en absoluto por lo que es importante conocer su base.

Una vez que conoce su aleación base, elegir el metal de relleno suele ser una simple cuestión de leer las tablas proporcionadas por el proveedor. No utilizar el metal de relleno correcto puede provocar una falla catastrófica en la soldadura debido a defectos de soldadura o a que la pieza se ponga en servicio en un entorno inadecuado para el metal de relleno.

En la soldadura de aluminio solo se utilizan gases inertes como el argón y el helio. En la mayoría de los casos, se utiliza argón al 100% porque cuesta menos que el helio, tiene un buen efecto de limpieza y, al ser más pesado que el aire, protege eficazmente el baño de soldadura. El helio puede ayudar a lograr perfiles de penetración de unión más profundos y anchos y reducir la porosidad, en particular al soldar placas de aluminio gruesas (Fig. 1).

Una superficie de soldadura limpia es otra clave para soldar aluminio. El óxido natural del aluminio actúa como aislante, lo que dificulta el inicio de un arco. También atrapa el vapor de agua, que se libera al soldar sobre la capa de óxido y provoca porosidad. Es importante limpiar el material antes de soldar con un disolvente orgánico como la acetona y luego usar un cepillo de alambre de acero inoxidable limpio para eliminar el óxido de la superficie. Tenga cuidado de que el cepillo no se haya utilizado sobre acero u otras superficies más duras, ya que puede contaminar aún más el aluminio en lugar de limpiarlo.

La conductividad afecta los parámetros de soldadura

El aluminio tiene un baño de soldadura de solidificación rápida, por lo que cualquier error se hace evidente de inmediato. Obtener la fusión en el inicio del arco puede ser problemático debido a la alta conductividad térmica del aluminio. Estas dos cosas por sí solas dan lugar a la idea de que el aluminio es difícil de soldar. Muchas máquinas de soldar modernas utilizan una función de inicio en caliente que utiliza un voltaje y una corriente de soldadura más altos en el inicio del arco para fundir instantáneamente la superficie. Asimismo, para el final de la soldadura, las máquinas ofrecen una función de relleno de cráter que reduce el voltaje y la corriente (Fig. 2). Esto produce un relleno de cráter convexo, que evita las grietas de cráter que se pueden formar a partir de rellenos de cráter cóncavos.

Hay disponibles algunas variantes de proceso que aprovechan las características de solidificación rápida del aluminio. Estas variantes pueden alternar la potencia del arco para lograr una soldadura cosmética ondulada (Fig. 3). Alternar la potencia del arco tiene un efecto secundario de reducción de la entrada de calor, lo que ayuda a minimizar la distorsión. Esto también puede dar al soldador una señal visual que puede ayudar a mantener una velocidad de desplazamiento constante. En la GTAW, una regla general es utilizar 1A por cada 0.001 pulgadas de espesor. Sin embargo, para la GMAW, este no siempre es el caso, dependiendo del proceso y la velocidad de desplazamiento que se utilice. La mayoría de las fuentes de energía sinérgicas modernas ofrecen un parámetro de espesor del material donde la velocidad de alimentación del alambre y el voltaje se establecen simplemente ajustando el espesor del material. También hay aplicaciones que guían qué parámetros establecer según el espesor del material, el diámetro del alambre y el tamaño de la soldadura.

Conclusión

Todo el tiempo se están desarrollando nuevos usos para el aluminio debido a su disponibilidad y reciclabilidad, lo que hace que la soldadura de aluminio sea una habilidad sólida para todos los soldadores. Los soldadores menos experimentados pueden aprovechar los ajustes automáticos de parámetros y las pantallas táctiles simples de las máquinas modernas, lo que ayuda a aliviar la brecha de habilidades que prevalece en la industria.

SHAUN RELYEA (relyea.shaun@fronius.com) es jefe de soporte técnico nacional en Fronius USA, Portage, Ind.