Difícil soldadura de aluminio

Soldadura de aleaciones de aluminio

La combinación única de peso ligero y resistencia relativamente alta hace que el aluminio sea el segundo metal más popular que se suelda. El aluminio no es difícil de unir, pero la soldadura del aluminio es diferente a la de los aceros.
El aluminio posee una serie de propiedades que hacen que su soldadura sea diferente a la de los aceros.

Éstas son:

  • Recubrimiento superficial de óxido de aluminio.
  • Alta conductividad térmica.
  • Alto coeficiente de expansión térmica.
  • Baja temperatura de fusión.
  • Ausencia de cambio de color a medida que la temperatura se acerca al punto de fusión.
  • Los factores metalúrgicos normales que se aplican a otros metales también se aplican al aluminio.

Soldadura de metal

El aluminio es un metal activo y reacciona con el oxígeno del aire para producir una fina y dura película de óxido de aluminio en la superficie. El punto de fusión del óxido de aluminio es de aproximadamente 1926oC, que es casi tres veces el punto de fusión del aluminio puro, 660oC. Además, esta película de óxido de aluminio, sobre todo a medida que se hace más gruesa, absorbe la humedad del aire.

La humedad es una fuente de hidrógeno que es la causa de la porosidad en las soldaduras de aluminio. El hidrógeno también puede proceder del aceite, la pintura y la suciedad en la zona de la soldadura. También proviene del óxido y de materiales extraños en el electrodo o el alambre de relleno, así como del metal base. El hidrógeno entra en el baño de soldadura y es soluble en el aluminio fundido. A medida que el aluminio se solidifica retendrá mucho menos hidrógeno y el hidrógeno es rechazado durante la solidificación. Con una velocidad de enfriamiento rápida, el hidrógeno libre se retiene dentro de la soldadura y causará porosidad. La porosidad disminuirá la resistencia y ductilidad de la soldadura dependiendo de la cantidad.

La película de óxido de aluminio debe eliminarse antes de soldar. Si no se elimina del todo, las pequeñas partículas de óxido no fundido quedarán atrapadas en el baño de soldadura y provocarán una reducción de la ductilidad, la falta de fusión y pueden causar grietas en la soldadura.

Otras razones por las que la soldadura de aluminio es diferente son su alta conductividad térmica y su baja temperatura de fusión. El aluminio conduce el calor de tres a cinco veces más rápido que el acero, dependiendo de la aleación específica. Esto significa que hay que poner más calor en el aluminio aunque la temperatura de fusión del aluminio sea menos de la mitad que la del acero.

Debido a la alta conductividad térmica, el precalentamiento se utiliza a menudo para soldar secciones más gruesas. Si la temperatura es demasiado alta o el período de tiempo es demasiado largo, puede ser perjudicial para la resistencia de la unión soldada, tanto en las aleaciones tratadas térmicamente como en las endurecidas por el trabajo. El precalentamiento para el aluminio no debe superar los 204oC, y las piezas no deben mantenerse a esa temperatura más tiempo del necesario. Debido a la alta conductividad térmica, los procedimientos deben utilizar procesos de soldadura de mayor velocidad y con un alto aporte de calor. Tanto los procesos de arco de tungsteno con gas para soldar como los de arco metálico con gas cumplen este requisito.

La alta conductividad térmica del aluminio también puede ser útil, ya que si el calor se aleja de la soldadura con extrema rapidez, la soldadura se solidificará muy rápidamente. Esto, junto con la tensión superficial, ayuda a mantener el metal de soldadura en su posición y hace que la soldadura en todas las posiciones con arco de tungsteno con gas y arco metálico con gas sea práctica.

La expansión térmica del aluminio es el doble que la del acero. Además, las soldaduras de aluminio disminuyen aproximadamente un 6% de su volumen al solidificarse desde el estado fundido. Este cambio de dimensión o intento de cambio de dimensión puede causar distorsión y agrietamiento.

También leer: Tecnología de limpieza industrial