Soldadura de aluminio

La soldadura de aluminio requiere un conjunto de parámetros que incluyen limpieza, calor uniforme, materiales de soldadura y habilidades de soldadura sólida, y plantea desafíos debido a su alta conductividad térmica y la formación de capas de oxidación inherente. La rápida disipación de calor puede provocar deformaciones, distorsiones y tensiones residuales en la soldadura, y aparece especialmente en láminas más delgadas y afecta la resistencia de la unión.

 

Descripción

 

La conductividad térmica y la sensibilidad al calor son alrededor de 4 a 5 veces mayores que las del acero, y el punto de fusión del aluminio es más bajo que su capa de óxido, lo que crea barreras que impiden que los metales de soldadura se unan correctamente. El calor se dispersa bien en el aluminio y puede crear un gran cráter durante el proceso de soldadura y, por lo tanto, el aluminio es muy susceptible a la formación de cráteres, por lo que los cráteres deben rellenarse para que no se produzcan fallas al final de la soldadura. El soldador debe saber claramente que hay más calor presente que el inicio de la soldadura, y es por eso que es posible que no se produzca una penetración completa hasta que la soldadura haya avanzado bastante desde el inicio.

 

Masillas de aluminio frente a calidades de aluminio

 

Al soldar aluminio, seleccionar el material de relleno adecuado (a menudo en forma de varillas o alambres de relleno) es fundamental para garantizar una soldadura fuerte, duradera y compatible. Las cargas de aluminio se eligen en función de la aleación de aluminio base, el proceso de soldadura (p. ej., TIG, MIG), la aplicación y las propiedades deseadas como resistencia, resistencia a la corrosión o ductilidad. A continuación, describimos los materiales de relleno recomendados para diferentes tipos de aluminio y brindamos un contexto para su uso.

 

• √Serie 1xxx (aluminio puro, por ejemplo, 1100, 1350), rellenos recomendados: 1100, 4043,

Como sabemos, la serie 1xxx tiene una excelente resistencia a la corrosión, alta conductividad térmica con baja resistencia, mientras que el relleno de aluminio puro como el 1100 coincide con la composición del metal base en cuanto a resistencia a la corrosión y conductividad. Para aplicaciones en conductores eléctricos y equipos químicos, el 4043 (aleación de silicio-) también se utiliza para una mejor fluidez y resistencia a las grietas, especialmente en la soldadura TIG. En resumen, la serie 1xxx es blanda, así que evite alear excesivamente con rellenos más fuertes para evitar que se agriete.

 

• √Serie 2xxx

(Cobre-Aleación, por ejemplo, 2024, 2219, rellenos recomendados: 2319 (para 2219 específicamente, 4043 como compromiso)

Para componentes aeroespaciales, 2319 se usa para 2219 porque coincide con el contenido de cobre y proporciona resistencia. Las aleaciones de la serie xxx tienen alta resistencia, pero son propensas a agrietarse en caliente y a menudo se consideran no soldables, especialmente 2024, y 4043 es una alternativa para otras aleaciones 2xxx para reducir el agrietamiento, aunque sacrifica resistencia. Si es posible, trate de evitar soldar la serie 2xxx y se prefiere la fijación mecánica para aplicaciones críticas.

 

• √Serie 3xxx (aleación de manganeso-, p. ej., 3003, 3004), rellenos recomendados: 4043, 5356

Las series 3xxx tienen resistencia moderada, buena resistencia a la corrosión, se usan a menudo en láminas de metal y 4043 brindan buena fluidez y resistencia al agrietamiento para soldaduras de uso general. 5356 (aleación de magnesio-) se puede usar si se necesita mayor resistencia o resistencia a la corrosión.. 3Las series xxx son soldables y la elección del relleno a menudo depende de los requisitos de apariencia o resistencia posteriores a la soldadura, y se usan ampliamente en láminas de metal, HVAC y contenedores de alimentos.

 

• √Serie 4xxx: aleaciones de silicio- (p. ej., 4043), a menudo utilizadas como rellenos debido a su buena fluidez y resistencia al agrietamiento.

 

• √Serie 5xxx (aleación de magnesio-, p. ej., 5052, 5083, 5086), rellenos recomendados: 5356, 5183, 5556

Estas series tienen alta resistencia y excelente resistencia a la corrosión, y se utilizan ampliamente en recipientes a presión, automotrices y marinos. En la práctica, el 5356 es el relleno-para la mayoría de las aleaciones 5xxx debido a su contenido de magnesio equivalente, su excelente resistencia a la corrosión (especialmente en entornos marinos) y su buena resistencia. 5183 y el 5556 se utiliza para aplicaciones de mayor-resistencia (por ejemplo, el metal base 5083 en la construcción naval). No olvide evitar los rellenos 4xxx como el 4043 en aleaciones 5xxx si la resistencia a la corrosión es crítica, ya que el silicio puede reducirla. Además, los rellenos 5xxx pueden causar manchas (residuos negros) en la soldadura TIG y, por lo tanto, a menudo es necesario limpiarlos.

 

• √Serie 6xxx (aleación de magnesio-silicio-, p. ej., 6061, 6063), rellenos recomendados: 4043, 5356

Estas series tienen buena resistencia y soldabilidad, se usan ampliamente en aplicaciones estructurales, y 4043 se usa ampliamente por su excelente fluidez, baja sensibilidad a las grietas y buena coincidencia de color después del anodizado (común para las aleaciones 6xxx).. 5356 se elige cuando se necesita mayor resistencia, aunque es menos fluido y puede no coincidir tan bien con el color después del-anodizado. Además, a menudo se prefiere el 4043 para reparaciones generales en comparación con el 6061 debido a su facilidad de uso, pero el 5356 proporciona mejores propiedades mecánicas para soldaduras críticas.

 

• √Serie 7xxx (aleación de zinc-, por ejemplo, 7075, 7050), rellenos recomendados: 5356 (raramente), 4043 (como compromiso)

Estas series tienen una resistencia muy alta, se utilizan en componentes aeroespaciales y de alta-resistencia, pero tienen una soldabilidad deficiente debido al agrietamiento; por lo tanto, las aleaciones 7xxx no son soldables debido a problemas severos de agrietamiento en caliente y corrosión bajo tensión. Cuando se intenta soldar (p. ej., para reparaciones), se utiliza 5356 o 4043 para minimizar el agrietamiento, pero la soldadura será mucho más débil que el metal base. En general, se desaconseja la soldadura para aleaciones 7xxx y se recomiendan métodos de unión alternativos o técnicas especializadas (por ejemplo, soldadura por fricción y agitación).

 

 

Consideración de soldadura de aluminio

 

Seleccionar el metal de aportación correcto es una de las decisiones más críticas al soldar aluminio, ya que una mala elección puede provocar grietas, pérdida de resistencia y poca resistencia a la corrosión. A diferencia del acero, casi nunca se utiliza un metal de aportación que coincida con el metal base y, por lo tanto, es necesario tener una consideración integral para tener una soldadura de aluminio sólida. A continuación se muestra una breve lista:

 

• √Oxidación

El aluminio se oxida rápidamente cuando se expone a la atmósfera, formando una fina capa de óxido con una temperatura de fusión más alta (2072 grados C) que el aluminio (660 grados C). A menudo, soldar a través de esta barrera puede provocar agujeros en la pieza de trabajo. La eliminación de la capa de óxido se puede lograr mediante disolventes, ácidos o mediante técnicas mecánicas abrasivas mediante un exclusivo cepillo de alambre de acero inoxidable o chorro de arena.

 

• √Anodizado

Anodizado, si la soldadura será anodizada, elija un relleno que coincida con la respuesta de color del metal base (por ejemplo, 4043 para aleaciones 6xxx a menudo luce mejor que 5356 después de anodizar).

 

• √Precalentamiento

El precalentamiento puede ayudar a minimizar el agrietamiento y la formación de áreas porosas en secciones extensas de aluminio y tipos de aleaciones específicas. Sin embargo, un precalentamiento excesivo puede tener consecuencias negativas. Además, precalentar el aluminio ayuda a prevenir cambios bruscos de temperatura que pueden provocar problemas de soldadura.

 

• √Porosidad

Durante el estado fundido, el aluminio puede absorber grandes cantidades de hidrógeno, lo que da como resultado la formación de pequeños huecos o burbujas en el metal de soldadura. Esto debilita la integridad estructural del metal, haciéndolo vulnerable a fallas por presión y tensión. Por lo tanto, el uso de gas protector, además de eliminar el aceite y la grasa de la pieza de trabajo, puede minimizar la porosidad.

 

• √Impurezas

Para evitar que la decoloración, el granulado, la corrosión y la oxidación presenten signos de impurezas en una junta soldada, el operador debe eliminar el aceite, la suciedad y los residuos de la pieza de trabajo antes de soldar. puede impactar negativamente la zona de soldadura, afectando la resistencia y apariencia de la pieza de trabajo. Para minimizar el trabajo de preparación previo-a la soldadura, el almacenamiento adecuado y el mantenimiento del equipo son siempre la mejor opción.

 

• √Espesor

Soldar material de aluminio delgado y grueso simultáneamente siempre es un desafío porque el calor aplicado puede derretir el material delgado pero no poder penetrar el material grueso para lograr una unión soldada fuerte. Los soldadores deben configurar un parámetro que cubra los grados de aluminio, el método de soldadura, el amperaje, el aporte de calor y el tipo de relleno para lograr una calidad de soldadura óptima.

 

 

Características del relleno de aluminio

 

Soldar aluminio es un proceso complejo que requiere conocimientos sólidos sobre las características de los rellenos, que se enumeran a continuación:

 

• √4043, silicio-aleado con 4.5 - 6.0% de silicio, el silicio reduce el punto de fusión y mejora la fluidez del baño de soldadura, lo que facilita el trabajo y reduce el riesgo de agrietamiento en caliente. Su composición química garantiza una soldadura fácil y una apariencia suave del cordón, aunque sacrifica algo de fuerza y ​​resistencia a la corrosión en comparación con los rellenos a base de magnesio-como el 5356. Es una excelente opción para soldaduras, reparaciones y aplicaciones de uso general-donde la apariencia posterior a la soldadura (-(por ejemplo, anodizado) es importante, pero no es ideal para entornos de alta-resistencia o altamente corrosivos. Lo mejor para soldadura-de uso general, especialmente en las series 6xxx y 3xxx. Bueno para TIG y MIG. No es ideal para aleaciones con alto contenido de magnesio (5xxx) si la resistencia a la corrosión es importante. Cuando se utiliza con aleaciones de la serie 6xxx (p. ej., 6061, 6063), el 4043 proporciona una mejor coincidencia de color después del anodizado en comparación con los rellenos a base de magnesio-como el 5356, que puede parecer más oscuro o no coincidente.
• √ 5356, magnesium-alloyed with 5% of magnesium which can enhance strength and corrosion resistance. It excels in marine and structural welding but is temperature-limited. Its balance of strength, feedability, and color-matching makes it a top choice for welding 5xxx/6xxx aluminum alloys for marine or structural applications. Worthwhile to remember that avoid welding high Mg alloys (>3% de Mg) para evitar la fragilidad. Común para soldadura MIG.
• √5183/5556, alternativas de mayor-resistencia al 5356 para aleaciones 5xxx (p. ej., 5083) en aplicaciones exigentes como la construcción naval.
• √2319, aleación-de cobre, específica de 2219 (una aleación soldable 2xxx) para uso aeroespacial.
• √1100/1070: Rellenos de aluminio puro para la serie 1xxx, composición coincidente para conductividad y resistencia a la corrosión.
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Técnica de soldadura de aluminio

 

La soldadura MIG y TIG son las técnicas de soldadura más habituales para unir aluminio por su precisión y calidad. Junto con estas dos técnicas de soldadura, se adoptan otras soluciones de soldadura para aplicaciones específicas, y a continuación se muestra una breve introducción:

 

• √Soldadura TIG (Gas Inerte De Tungsteno)

TIG Puede operar con polaridad de CA, ofreciendo estabilidad al arco y eliminando la capa de óxido, y un soldador TIG experimentado puede generar constantemente suficiente calor para fusionar aleaciones de aluminio, con la capacidad de soldar secciones delgadas y gruesas. Se alimenta gas protector inerte, más comúnmente argón, al soplete TIG para mantener el charco de soldadura libre de contaminación.

 

• √Soldadura MIG (soldadura por arco metálico con gas, GMAW)

La soldadura MIG es una técnica de soldadura popular para materiales de aluminio más gruesos, ya que el aporte de calor es mayor que en la soldadura TIG. Este método de soldadura es bastante similar al proceso TIG, pero en lugar de utilizar un electrodo de tungsteno no consumible, utiliza un alambre de electrodo alimentado automáticamente que ofrece velocidades de desplazamiento más rápidas desde su pistola de carrete. También se utilizan gases protectores para proteger las soldaduras de la contaminación.

 

• √Soldadura por haz de electrones

El método de soldadura electrónica se realiza dentro de una cámara de vacío, protegiendo la soldadura de impurezas sin necesidad de gases de protección adicionales, por lo que es una muy buena opción para secciones gruesas porque produce un baño de soldadura pequeño y preciso.

 

• √Soldadura láser

La soldadura láser ofrece precisión tanto en anchos como en profundidades de soldadura estrechas, lo que da como resultado zonas de soldadura limpias con el suplemento de gas protector. La serie . 6xxx generalmente es factible para la soldadura láser con rellenos de aluminio 4032 o 4047. Es un proceso de soldadura rápido que concentra un haz de alta densidad de potencia en la superficie de la pieza de trabajo.

 

• √Soldadura por resistencia

La soldadura por resistencia utiliza presión y corriente para realizar la fusión, y la desventaja de esta técnica son los posibles desafíos cuando se experimenta una alta conductividad térmica y eléctrica.

 

• √Soldadura por fricción

La soldadura por fricción está diseñada para utilizar el calor generado por la fricción mecánica para unir materiales de aluminio. La ventaja de la soldadura por fricción es que se puede utilizar para todos los grados de aleaciones de aluminio, incluidas las series 2xxx y 7xxx, difíciles de-de-soldar, y no es necesario utilizar un agente protector para proteger el baño de soldadura.

 

Servicio de soldadura

 

Soldar aluminio puede ser un desafío, incluso para soldadores experimentados, y se necesitan técnicas y precauciones especiales para una soldadura de alta calidad. Los errores pueden provocar uniones débiles, defectos o incluso un fallo total de la soldadura. Fabmann puede ser su socio de confianza y podemos ofrecer altos estándares de calidad de soldadura de manera consistente, y ofrecemos una amplia gama de servicios de soldadura de aluminio que satisfacen las diversas necesidades de sus requisitos específicos. Nuestros ingenieros de materiales y soldadores tienen experiencia trabajando con varios tipos de aleaciones de aluminio y pueden brindarle servicios de soldadura de alta calidad. Nuestro equipo se enfoca en los siguientes aspectos cuando ejecutamos sus proyectos, como componentes generales, tubos y placas, equipos marinos y estructuras de construcción.

 

• √Soldadura TIG y soldadura MIG para aluminio.
• √Soldadura de precisión con tolerancias estrictas
• √Fabricación secundaria personalizada, como corte por láser, estampado y ensamblaje.
• √ Recubrimiento de podery anodizado