Soldadura en Aluminio

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Posted bysissacv Posted in

PROPIEDADES DEL ALUMINIO

El aluminio es un metal ligero, de color blanco plateado y relativamente blando. Si comparamos dos piezas de las mismas dimensiones, una de aluminio y otra de acero, observaremos que el peso de la primera es aproximadamente tres veces superior a la de la segunda, por lo que podemos decir que la densidad del aluminio es la tercera parte de la del acero.

AluminioEl aluminio es conocido también por su resistencia a la corrosión frente al aire, agua, aceites, alimentos y muchos agentes químicos. Esta resistencia se debe a la existencia de una capa de óxido de aluminio, llamada alúmina, que impide la corrosión del metal. Se trata de una capa refractaria, es decir, que posee una temperatura de fusión muy elevada por lo que se debe retirar antes o durante la operación de soldadura para permitir una buena fusión del metal base.

El aluminio es un metal muy dúctil (incluso a muy bajas temperaturas) y con baja resistencia mecánica. Sin embargo las aleaciones de aluminio tienen mayor resistencia mecánica que el aluminio puro ya que los elementos de aleación endurecen y mejoran las características mecánicas del aluminio.

El aluminio puro se utiliza principalmente en aplicaciones eléctricas, debido a su excelente conductividad eléctrica, superior a la de las aleaciones de aluminio.

ALEACIONES DE ALUMINIO

El aluminio se alea principalmente con el Cobre (Cu), Magnesio (Mg), Silicio (Si), y Zinc (Zn). También se suelen añadir pequeñas cantidades de Cromo (Cr), Hierro (Fe), Níquel (Ni) y Titanio (Ti). Existen multitud de aleaciones de aluminio, con la ventaja de que cada una de ellas posee alguna característica superior a la del aluminio sin alear.

Las piezas de las aleaciones de aluminio pueden obtenerse por moldeo, consiguiéndose así piezas de formas variadas, o mediante procesos que conllevan una deformación, como la laminación o la forja, con los que se obtienen chapas, barras, tubos, alambres, perfiles, etc. A las aleaciones destinadas a la obtención de este tipo de productos se les denominan aleaciones para forja.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA REALIZACIÓN DE LA SOLDADURA EN ALUMINIO

Temperatura de fusión del aluminio.- El aluminio puro funde a unos 600ºC y las aleaciones de aluminio a unos 560ºC, temperaturas muy bajas en comparación con la del acero (1535ºC) y la del cobre (1082ºC). Sin embargo las aleaciones de aluminio no cambian de color durante el calentamiento, por lo que se corre el riesgo de perforar la pieza.

Conductividad térmica.- Las aleaciones de aluminio conducen el calor tres veces más rápido que el acero, por lo que se requerirá un aporte térmico más elevado para soldar una pieza de aluminio que una de acero, aunque ambas tengan las mismas dimensiones. Para conseguir una buena fusión cuando la pieza tenga gran espesor, es necesario realizar un precalentamiento.

Dilatación térmica.- Las aleaciones de aluminio se dilatan dos veces más que el acero al calentarse, lo que puede provocar grandes tensiones internas y deformaciones en las piezas durante el proceso. También es mayor la tendencia a la disminución de la separación en la raíz en las piezas a tope. La soldadura a bajas velocidades y con gran cantidad de metal de aportación incrementa las deformaciones y la tendencia a la rotura.

Óxido de aluminio.- En las aleaciones de aluminio, en presencia de aire, se forma alúmina (óxido de aluminio) con gran facilidad. Este óxido tiene una temperatura de fusión muy elevada, entre 1200ºC y 2000ºC mayor que la temperatura de fusión del aluminio. Por tanto el aluminio funde antes que su óxido y, cuando esto sucede, la película de óxido impide la fusión entre el metal base y el metal de aportación, por lo que es imprescindible eliminar o retirar la capa de óxido mediante un decapado químico, un fundente, amolado o mediante la acción decapante del arco eléctrico.

En la soldadura MIG y TIG (con CC+ o CA respectivamente) el arco eléctrico decapa la superficie de la pieza eliminando el óxido y la envoltura del gas inerte previene la contaminación del baño.

En algunas ocasiones, y debido a una mala limpieza, se puede quedar atrapado algún óxido en el baño de fusión que dará lugar a una imperfección en la soldadura. Es imprescindible limpiar las piezas antes soldar y cepillarlas utilizando cepillos con púas de acero inoxidable. Estos cepillos deberán destinarse exclusivamente a la limpieza de aluminio.

PROCESO Y RECOMENDACIONES PARA LA SOLDADURA

El aluminio y sus aleaciones pueden soldarse mediante la mayoría de los procesos de soldadura por fusión, así como por soldadura blanda, fuerte y soldadura en estado sólido. La soldadura por fusión se puede realizar mediante TIG, MIG, por resistencia, plasma, láser y haz de electrones. La soldadura con electrodos revestidos y oxigas sólo se emplea en reparaciones, o cuando no es posible utilizar otro proceso por carencia de medios. El proceso por arco sumergido no se realiza.

Precalentamiento.- No suele ser necesario el precalentamiento. Como excepción se consideran las piezas de gran espesor, en las que un precalentamiento adecuado puede disminuir el aporte térmico requerido para conseguir la fusión y penetración requeridas. Aunque puede ser habitual precalentar cuando se realizan soldaduras TIG, no lo es cuando se emplea el MIG. No se debe abusar del precalentamiento pues puede ser perjudicial para el aluminio. En muchas ocasiones se utilizan lápices térmicos para determinar la temperatura de la pieza.

Limpieza y preparación de la pieza antes de soldar.- Para preparar las superficies se suele utilizar corte y chaflanado por plasma. Es de la mayor importancia realizar una limpieza de las piezas antes de proceder a soldar, ya que cualquier resto de grasa, aceite u óxido puede empeorar la calidad de la soldadura. Se pueden utilizar disolventes alcalinos que no producen vapores tóxicos. Un método muy común es limpiar con un trapo empapado en un disolvente como alcohol o acetona. Las superficies deberán estar completamente secas antes de comenzar a soldar, de lo contrario se producirán poros. Las capas de óxido se retirarán mediante cepillado (cepillos con alambres de acero inoxidable) y mejor aún mediante rasqueteado.

Cualquier piedra de esmeril, cepillo o lija que se utilice deberá emplearse exclusivamente para aluminio. No se deberá trabajar acero y aluminio en la misma zona ya que se pueden contaminar las piezas de aluminio.

Punteado.- Debe ser cuidadoso y se recomienda eliminar los puntos a medida que avanza la soldadura. En el caso de ser incorporados a la soldadura, se resanarán las grietas o defectos de los puntos antes de soldar, preparándose el principio y el final del punto para permitir una buena fusión de éste. En las soldaduras por ambos lados, se resanará antes de realizar la primera pasada por el otro lado. Como regla general cada punto tendrá una longitud de 10 veces el espesor de la pieza.

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