La soldadura del aluminio permite fabricar innumerables productos. Como pistones de automóviles, aviones, válvulas marinas, bicicletas, vigas estructurales de aluminio y muchos otros. Gracias a su baja densidad y buena resistencia, el aluminio se ha convertido en una parte integral de la producción moderna.
Además de todas las ventajas, también hay algunos aspectos complicados al procesar este metal. La soldadura de aluminio requiere conocimientos y habilidades especiales. En comparación con el acero y otros metales, las aleaciones de aluminio son susceptibles de soldaduras deficientes e ineficaces.
Propiedades Clave y Desafíos al Soldar Aluminio
El aluminio tiene una propiedad que hace que la soldadura de este metal sea tan difícil: tan pronto como el aluminio se expone al aire ambiente, forma una capa delgada como una oblea de óxido de aluminio. Esta capa de óxido, también conocida como alúmina, se forma como una dura capa blanquecina sobre las aleaciones de aluminio. La oxidación es uno de los mayores retos a la hora de soldar aluminio.
La capa de óxido tiene una temperatura de fusión de 2050 °C, el propio aluminio se funde a 660 °C aprox. Por lo que habría que aplicar una temperatura tres veces superior a la superficie para romper la capa de óxido mediante soldadura sola. Con una entrada de energía tan alta, existe un gran riesgo de que el aluminio se derrita tan pronto como se rompa la capa de óxido.
El aluminio también tiene una mayor conductividad térmica que el acero. El calor generado al soldar aluminio se dispersa más rápidamente que al soldar una aleación con base de hierro. Una mayor conductividad térmica también puede aumentar la posibilidad de que se formen grandes cráteres o depresiones cóncavas en una soldadura. Esto ocurre porque cuando se llega al final de la soldadura hay más calor del que había al principio, ya que el calor se ha dispersado por todo el metal.
Lea también: Guía completa para la instalación y migración de CONTPAQi
Consideraciones sobre Aleaciones de Aluminio
La variabilidad de las propiedades químicas y mecánicas hace que no todas las aleaciones de aluminio sean iguales. No son intercambiables cuando se trata de soldabilidad. Para empezar, las aleaciones de aluminio se dividen en dos categorías: tratables térmicamente y no tratables térmicamente.
- 1xxx - Buena soldabilidad, sin embargo, se produce un alargamiento significativo durante la soldadura.
- 2xxx - Generalmente, la serie de aleaciones de cobre no se considera muy soldable, 2017 y 2024 incluso se consideran no soldables. Sin embargo, con un procedimiento de soldadura específico, la 2219 muestra una excelente relación resistencia-peso y un amplio rango de temperaturas de servicio.
- 3xxx - Esta serie de aleación de manganeso se considera muy soldable.
- 4xxx - Esta serie de aleaciones de aluminio incluye aleaciones no tratables térmicamente y aleaciones tratables térmicamente. Las aleaciones no tratables térmicamente de la serie 4xxx se ven sobre todo en varillas de relleno.
- 5xxx - En general, la serie de aleaciones de magnesio se considera muy soldable.
- 6xxx - Aunque esta serie es super soldable y resistente, la zona afectada por el calor (ZAC) se degrada durante la soldadura.
- 7xxx - Al igual que las aleaciones de la serie 2xxx, no muchas de las aleaciones de la serie 7xxx son soldables, porque se agrietan al soldarlas.
Lo más importante es que la composición de la aleación determinará la forma de soldar, seguida del proceso de soldadura seleccionado. Elija una aleación que se pueda soldar y que también se ajuste a los requisitos mecánicos del producto final deseado. Una vez más, no todo el aluminio es igual cuando se trata de soldabilidad.
Preparación Crucial para la Soldadura de Aluminio
Para soldar aluminio, una superficie limpia de la pieza de trabajo es un requisito básico para un buen resultado de soldadura. El aluminio tiende a formar una capa de óxido en su superficie, la cual puede afectar negativamente la calidad de la soldadura si no se elimina adecuadamente. Antes de llegar a la capa de óxido, se debe eliminar cualquier tipo de suciedad, como grasa o aceite, de la pieza de trabajo. Para limpiar el aluminio, utilice acetona y un cepillo de acero inoxidable. Lo mejor es utilizar un paño de microfibra que haya empapado previamente con disolventes como butanol, acetona o diluyente de pintura. No utilice el cepillo para otra cosa que no sea aluminio y, si puede permitírselo, utilice un cepillo nuevo cada vez que trabaje con nuevas calidades de material. Seque bien todo el aluminio y la soldadura antes de que transcurran 8 horas. La limpieza al soldar aluminio es muy importante.
Una vez eliminada toda la grasa lubricante y los restos de grasa, se puede empezar a eliminar la capa de óxido de aluminio. Por un lado, esto funciona bien con un cepillo o un vellón, es decir, mecánicamente. Un cepillo deja rasguños en el aluminio blando, que a menudo no son deseados y tampoco se ven bien. En su lugar, recomendamos usar un vellón sintético que contenga partículas adheridas al sintético, con el cual la capa se puede quitar con relativa suavidad. Dado que el aluminio se oxida nuevamente después de unos minutos, dependiendo de las condiciones ambientales, es posible que deba realizar todo el procedimiento de preparación varias veces.
Si desea soldar láminas de aluminio más gruesas, un poco más de 10 mm, le recomendamos precalentar la pieza.
Lea también: cómo elegir rollos para tu impresora fiscal
Máquinas y Procesos de Soldadura para Aluminio
Hay muchos tipos diferentes de procesos de soldadura. El aluminio se puede soldar mediante diferentes procesos, como TIG, MIG y plasma.
Soldadura TIG (GTAW) para Aluminio
La soldadura TIG es especialmente buena cuando se trabaja con aluminio de calibre ligero. Además, es mecánicamente fuerte y visualmente atractiva. Por estas razones, alcanzó una verdadera época dorada a medida que crecía la popularidad del aluminio en la industria del automóvil. El proceso de soldadura TIG con corriente alterna se utiliza principalmente para láminas más delgadas. Las juntas a tope en particular se pueden soldar bien con una antorcha TIG.
Siempre que se suelda aluminio utilizando el proceso de soldadura de gas inerte de tungsteno, se utiliza corriente alterna (CA). Es importante cuando se suelda aluminio en corriente alterna con el proceso TIG que el electrodo de tungsteno se seleccione correctamente, ya que no se pueden incluir óxidos. Por esta razón, debe usar el electrodo verde no dopado de impurezas hecho de tungsteno puro, especialmente para soldar aleaciones de aluminio, lo que garantiza una buena estabilidad del arco.
Cuando enciendas el arco, lo primero que notarás es una zona escarchada. Esta zona escarchada también se conoce como acción de limpieza. La varilla de relleno no puede introducirse hasta que vea un charco húmedo y brillante, lo que indica que la capa de óxido se ha fundido. La soldadura TIG es un proceso manual y a veces se critica por su lentitud.
Soldadura MIG (GMAW) para Aluminio
A veces se considera que la forma más rápida de soldar aluminio es la soldadura por arco metálico con gas (GMAW) o proceso de soldadura "MIG". Las láminas más gruesas se procesan preferentemente mediante el proceso de soldadura MIG, ya que estas antorchas se pueden utilizar para lograr una mayor tasa de fusión a través del alambre. Las antorchas MIG son especialmente adecuadas para soldaduras en ángulo con el fin de introducir correctamente el relleno de soldadura.
Lea también: Métodos de amortización de activos fijos explicados
Las máquinas de soldar recomiendan una velocidad del hilo, pero puede reducirla en función de lo bien que controle la pistola de carrete a esa velocidad y temperatura. Otra consideración importante durante la soldadura MIG es el tipo de ángulo. En general, se prefieren los ángulos de empuje cuando se utiliza una pistola de carrete para soldar aluminio.
Tampoco se debe olvidar equipar la antorcha con las piezas de desgaste adecuadas para la soldadura de aluminio. Un error común es que se utiliza un liner de acero. Sin embargo, si se alimenta el alambre, rozaría contra el acero del liner e inadvertidamente traería partículas de acero al baño de soldadura. Para soldar con alambre de aluminio recomendamos un liner especial de carbono PTFE que, gracias a su contenido en grafito, permite una mejor lubricidad. La punta de contacto utilizada debe tener un diámetro mayor en comparación con la soldadura de otros materiales porque el aluminio, como muy buen conductor del calor, se expande más que, por ejemplo, el alambre de acero. Por otro lado, podría ocasionar dificultades en la alimentación del alambre o retroceso de la llama. Los sistemas push-pull son muy adecuados para la soldadura mecanizada, en la que la antorcha de soldadura tiene un accionamiento y tira del alambre y un motor de alimentación en la máquina de soldar transporta el alambre hacia el frente.
Soldadura de Aluminio con Electrodo
La soldadura de aluminio con electrodo es una técnica especializada que requiere cierto nivel de habilidad y conocimiento técnico. Este proceso implica unir piezas de aluminio utilizando un electrodo específico, que actúa como puente para la fusión del metal. Soldar aluminio con electrodo es una técnica de soldadura que consiste en unir piezas de aluminio entre sí mediante el uso de un electrodo, que es una varilla metálica recubierta de un material que facilita la soldadura.
El electrodo se conecta a una fuente de corriente eléctrica, que genera un arco eléctrico entre el electrodo y la pieza de aluminio, fundiendo ambos materiales y creando una unión sólida y resistente. Los electrodos revestidos son otra opción viable. Estos electrodos están diseñados para la soldadura por arco con aluminio y vienen con un revestimiento especial que facilita la estabilización del arco y minimiza la formación de óxidos durante el proceso de soldadura. Es esencial seleccionar el tipo y tamaño adecuado del electrodo revestido, ya que esto influirá directamente en la calidad de la soldadura.
Las ventajas de soldar aluminio con electrodo son varias y significativas. Primero, esta técnica permite una mayor flexibilidad en diferentes entornos y situaciones. Otra ventaja importante es la eficiencia en términos de costos y tiempo. Los equipos necesarios para soldar aluminio con electrodo son generalmente más accesibles y económicos en comparación con otros métodos de soldadura especializados para aluminio. Además, la técnica de soldadura con electrodo es relativamente rápida de aprender en comparación con otros métodos más técnicos, lo que reduce el tiempo y el costo de capacitación. La soldadura de aluminio con electrodo ofrece resultados de alta calidad cuando se realiza correctamente.
La técnica de soldar aluminio con electrodo tiene una amplia gama de aplicaciones en diversos sectores. En primer lugar, es ampliamente utilizada en la industria automotriz. Esta técnica también es fundamental en la construcción de estructuras metálicas ligeras, como marcos de edificios y estructuras de soporte en la arquitectura moderna. En resumen, soldar aluminio con electrodo es una habilidad valiosa y versátil, utilizada en una variedad de industrias para crear productos duraderos y de alta calidad.
Para soldar aluminio con electrodo, se requiere un equipo específico para garantizar un trabajo efectivo y de calidad. El primer elemento esencial es una máquina de soldar adecuada.
Corriente Eléctrica y Gases Protectores
Una de las principales diferencias a la hora de soldar aluminio es la fuente de energía necesaria. El aluminio solo puede soldarse con corriente alterna. La corriente de soldadura DCEN fluye de negativo a positivo. Se utiliza para soldar acero, aleaciones de níquel y titanio. Pero no atraviesa el óxido de aluminio. Si intentas soldar con una corriente DCEN, obtendrás una soldadura con hollín que, tras un poco de pulido, revelará agujeros por toda la soldadura.
La corriente de soldadura DCEP fluye con polaridad inversa. Se obtiene la acción de limpieza deseada a medida que la corriente fluye de la pieza al electrodo. Sin embargo, el electrodo se sobrecalentará, provocando un arco desigual. Con corriente alterna se obtiene una mezcla de EP y EN. La capa de óxido se rompe con la media onda positiva. La profundidad de soldadura, la llamada penetración, se logra con la media onda negativa. El electrodo también se enfría de nuevo. Esto da como resultado una combinación ideal de las dos medias ondas en la soldadura de AC (corriente alterna).
Los gases inertes, argón o mezclas de argón, se utilizan como gases protectores para soldar aluminio. El argón suele ser el gas utilizado en la soldadura MIG. También se puede adquirir una mezcla de argón y helio. El argón puro se utiliza hasta un espesor de lámina de aprox. 12,5 mm. En el caso de material más grueso, el argón se mezcla con helio para conseguir un mayor acoplamiento de temperatura en el proceso de soldadura. La proporción de helio en el gas protector varía del 25 % al 75 % según la recomendación.
Lo que siempre debe tener en cuenta es el punto de rocío de su gas de protección. El argón 4.6 se utiliza principalmente para soldadura, tiene una pureza del 99,996% y, por lo tanto, un punto de rocío de -62 °C. Sin embargo, la humedad siempre puede encontrar un camino a través de la línea de gas, por ejemplo, hacia el proceso de soldadura, lo que luego aumenta el punto de rocío. Así que revise las tuberías de gas regularmente para ver si hay condensación.
Tipos de Uniones en Soldadura de Aluminio
- Junta de esquina exterior / Junta de borde - El borde exterior de dos placas unidas a tope 90 grados paralelas entre sí. Se considera una de las uniones más fáciles.
- Junta de esquina interior - Los bordes de dos placas hacen tope entre sí en un ángulo de 90 grados. Suele proporcionar una ranura para rellenar proporcionando una buena penetración.
- Unión a tope - Dos piezas unidas a tope. Solo se pueden soldar las superficies superior e inferior.
- Unión solapada - Se suele utilizar para unir dos piezas de distinto grosor. Las piezas se colocan solapadas una sobre otra.
- Unión en T - Las uniones de soldadura en T se forman cuando dos piezas se cruzan en un ángulo de 90°. El resultado es que los bordes se unen en el centro de una placa o componente formando una "T". Las uniones en T se consideran un tipo de soldadura de filete, y también pueden formarse cuando un tubo o tubería se suelda a una placa base.
Calidad de la Soldadura y Errores Comunes
La soldadura es uniforme y consistente. No hay porosidad ni grietas. Profundidad de fusión adecuada al grosor del metal. La soldadura no se dobla. La soldadura está alineada con la plantilla. Esto significa que la mayor solidez se logra con el curado en frío, que normalmente tiene lugar a temperatura ambiente. Cualquier difusión es suprimida por un enfriamiento repentino.
Cómo Evitar la Porosidad
Evitar la porosidad al soldar aluminio con electrodo es crucial para obtener soldaduras de alta calidad. En primer lugar, la preparación adecuada de la superficie es fundamental. La elección del gas protector adecuado es esencial. Al soldar aluminio, se recomienda usar argón o una mezcla de argón y helio como gases protectores. Estos gases ayudan a proteger la zona de soldadura de la atmósfera circundante, reduciendo la posibilidad de que se formen poros debido a la contaminación. Además, un flujo constante y adecuado de gas protector es necesario para mantener una cobertura efectiva durante todo el proceso de soldadura. La técnica de soldadura correcta juega un papel crucial.
Errores a Evitar
Al soldar aluminio con electrodo, es crucial evitar ciertos errores comunes para garantizar una soldadura de calidad.
- No limpiar el aluminio antes de soldar. Aunque parezca limpio o tenga un brillo protector, debe limpiarlo.
- Arco demasiado largo. Una longitud de arco larga hace que la varilla se funda antes de llegar al charco de aluminio brillante.
- Demasiado calor en una soldadura. Si no sabe de qué grado es, no lo utilice.
- Es esencial no descuidar la preparación adecuada del aluminio antes de soldar.
- Hay que prestar atención a la selección y manejo del electrodo. Usar el tipo incorrecto de electrodo o no manejarlo adecuadamente puede llevar a soldaduras débiles o defectuosas.
- Es crucial controlar la temperatura durante el proceso de soldadura. Un control de temperatura inadecuado puede llevar a deformaciones del material o a la creación de soldaduras frágiles.
Máquinas Recomendadas para Soldar Aluminio
Muchas máquinas de soldar incluyen la opción de soldar TIG y MIG. A continuación, seleccionarás el metal de trabajo. A continuación, introduzca el diámetro, la velocidad del hilo y el grosor.
| Modelo | Tipo de Soldadura | Características Destacadas | Precio (aproximado) |
|---|---|---|---|
| Power Wave AC/DC 1000 SD | Arco sumergido | 1000A al 100%, Waveform Control Technology, aumenta velocidad y productividad. | $1,310,090 |
| AXT-PULSEMIG200LCD | MIG Pulsada (doble pulso, pulso en frío) | 200A, Multiproceso (MIG/TIG Lift/MMA), Spool Gun ready, rollos 1 y 5 kg, pantalla LCD. | $22,550 |
| AXT-TAF205LCD | TIG Alta Frecuencia, Electrodo | 200A, especializado para aluminio, alta precisión, bivoltaje (110V/220V), microchip, pantalla LCD. | $21,924 |
| TIG TT200-SP | TIG Inversora AC/DC | Avanzada y versátil, tuberías, sanitarias, metálicas, mantenimiento, control total del proceso. | $29,156 |
| ITE 10250/4/AC-DC/220 | TIG y MMA | 250A, tecnología IGBT, control digital avanzado, modos AC/DC, industrial. | $22,704 |
| AXT-PULSEMIG255LCD | MIG Pulsada/Doble Pulso/Pulso en Frío, TIG Lift, MMA | 250A, Control sinérgico, pantalla LCD, 4 rodillos, Spool Gun ready, rollos 5 y 15 kg. | $57,931 |
| AXT-MIG252LED | MIG (con/sin gas), MMA, TIG Lift | 250A, Multiproceso. | $24,487 (precio actual) |
| Kerher KAD200HD | TIG Pulsado, TIG HF, TIG AC, TIG DC | Especializada para aluminio, precisión, eficiencia, AC/DC alta frecuencia, ajustes digitales. | $47,955 |
| Square Wave 205 | TIG AC/DC y STICK | Doble voltaje 120/230V, control de pulso, balance y frecuencia AC, pantalla LCD de 4.3”. | $15,699 |
| VOL-TIG200ACDC | TIG HF y Electrodo revestido (AC/DC) | Multifunción, uso profesional. | $19,110 |
| Redbo TIG-315P | TIG y MMA (AC/DC) | Inversora trifásica 220V, pulso TIG, HF Start, controles avanzados. | $94,273 |
| AXT-TAF320LCD | TIG AC/DC con HF, MMA AC/DC | Hasta 320A, 220/440 V, 1F/3F, LCD, pulsado/pulsado frío, 6 memorias, 2T/4T, control de gas y pedal. | $74,098 |
| R350TIG AC/DC | TIG de alta frecuencia y pulso AC/DC | Memorias, pre/post flujo, rampa subida/bajada y balance de onda (cuadrada/seno/triangular). | $270,118 - $506,489 |
| Lincoln Aspect 375 AC/DC | TIG AC/DC | Hasta 375A, profesional, aplicaciones críticas en automotriz, naval y aeroespacial. | (sin precio) |
| POWER MIG 262MP | Multiproceso (MIG, MIG pulsado, Flux-Cored, Stick y TIG) | Hasta 300A, pantalla LCD de 7”, asistencias Ready.Set.Weld® y ArcFX®, memoria de parámetros y paquetes para aluminio. | $114,026 |
Kloeckner Metals es un proveedor integral de aluminio y centro de servicios. En Solcaman somos una Empresa de Soldadura ubicada en Guipúzcoa, especializada en el sector del metal y la automoción. En Solcaman, encontrarás una gran variedad de servicios industriales, como montaje, mantenimiento, mecanización, astilleros, tuberías, eólicas, petroleras y petroquímicas. En Solcaman, contamos con una amplia experiencia y alta profesionalidad, ofreciendo soluciones a medida para cada cliente en toda España y Europa occidental, con una atención personalizada y garantía de calidad.