Soldadura por Gas de Aluminio: Técnicas, Consejos y Seguridad

Los procesos de soldadura oxiacetilénica e oxihidrógeno son los más comúnmente utilizados para la soldadura por gas de aluminio y aleaciones de aluminio. El hidrógeno puede combustirse con oxígeno usando las mismas boquillas que el acetileno. Sin embargo, la temperatura es más baja y se requieren tamaños de boquilla más grandes.

Cuando el acetileno y el oxígeno se mezclan en las proporciones correctas e ignitan, la llama resultante alcanza una temperatura de 3482 °C (6300 °F). Esto es lo suficientemente intenso para derretir todos los metales comerciales de manera tan completa que los metales a unir realmente fluyen juntos para formar una unión completa de presión mecánica o martilleo.

Excepto en material muy delgado, se suele agregar metal extra en forma de varilla de alambre al metal fundido para fortalecer ligeramente la costura. Si la soldadura se realiza correctamente, la sección donde se hace la unión será tan fuerte como el metal base mismo.

Los metales que pueden soldarse con llama oxiacetilénica incluyen hierro, acero, hierro fundido, cobre, latón, aluminio, bronce, así como muchas aleaciones. La llama oxiacetilénica también se usa para corte de metal, cementación y recocido.

Preparación y Tratamientos de Soldadura

Limpieza del Metal Base Antes de Soldar

Las buenas prácticas de limpieza son siempre importantes al soldar aluminio. El nivel de limpieza y preparación del metal requerido para la soldadura depende del nivel de calidad deseado en las soldaduras. La preparación adecuada antes de soldar es importante cuando las fabricaciones requieren cumplir con los requisitos de calidad de soldadura de códigos de fabricación como AWS D1.2.

Las soldaduras de alta calidad son mucho más difíciles de lograr en aluminio que en acero. El aluminio tiene un potencial mucho mayor para desarrollar problemas de calidad como falta de fusión, falta de penetración y porosidad, que el acero.

La dura película de óxido en la superficie del aluminio puede crear problemas de falta de fusión y debe controlarse. La alta conductividad térmica del aluminio puede crear problemas de falta de penetración. La alta solubilidad del hidrógeno en aluminio fundido puede crear problemas de porosidad y requiere que toda la humedad e hidrocarburos sean eliminados antes de soldar.

El espesor de la película de óxido en el aluminio debe controlarse y prevenirse de hidratarse debido a la presencia de humedad excesiva.

Almacenamiento de Metal y Preparación de Junta de Soldadura – Qué Hacer y Qué No

Almacenamiento

• Almacena todo el alambre de soldadura y metal base en un lugar seco con fluctuación mínima de temperatura.
• El alambre de soldadura preferiblemente debe almacenarse en una habitación o gabinete seco y calefaccionado.
• Almacena el metal verticalmente para minimizar la condensación de humedad y absorción de contaminación por agua entre capas.
• Trae todos los materiales de aporte y metal base al área de soldadura 24 horas antes de soldar para permitirles alcanzar la temperatura ambiente.
• Mantén el alambre de soldadura cubierto en todo momento.

Preparación de Junta

• No uses métodos que dejen una superficie rectificada o manchada. Por ejemplo, una superficie aserrada circular es soldable mientras que una superficie aserrada con cinta deja una superficie manchada que puede resultar en falta de fusión y debe limarse para remover metal manchado antes de soldar. Usar un disco abrasivo grueso es preferible a una muela abrasiva, sin embargo, si es posible evita el uso de cualquier tipo de amoladora.
• No uses lubricantes en el proceso de trabajo del metal de preparación de junta, si es posible.
• No uses disolventes clorados en el área de soldadura porque pueden formar gases tóxicos en presencia de arcos de soldadura eléctrica.
• No uses corte por oxicombustible, corte por arco de carbono o procesos de ranurado, o llamas de oxicombustible para precalentar. Estos procesos dañan la zona afectada por el calor y promueven el crecimiento e hidratación de la película de óxido presente en la superficie.
• Usa corte por arco de plasma y ranurado y corte por láser.
• Remueve mecánicamente los bordes de corte por arco de plasma y láser de aleaciones series 2xxx, 6xxx y 7xxx. Los bordes fundidos de estas aleaciones contendrán grietas de solidificación perjudiciales y condiciones de zona afectada por calor. Remueve un mínimo de 3 mm de metal del borde de corte. Usa métodos de remoción mecánica de metal que corten y remuevan virutas.
• Prepara y limpia la junta antes del ensamblaje. Desengrasa las superficies con un disolvente.
• Usa tela limpia como paño de queso o toallas de papel para limpiar y secar con disolvente una junta de soldadura.
• No uses trapos de taller para limpiar juntas de soldadura y no uses aire comprimido para soplar la junta. El aire comprimido contiene humedad y contaminantes de aceite.
• Cepilla la junta con cepillo de alambre de acero inoxidable solo después de la limpieza con disolvente. Cepillar antes de limpiar incrusta hidrocarburos y otros contaminantes en la superficie del metal.
• Cepilla con cepillo de alambre de acero inoxidable todo metal que haya sido grabado. Los residuos subproductos del grabado deben removerse antes de soldar.
• Limpia todos los cepillos de alambre y herramientas de corte frecuentemente.

Respaldo de Soldadura

Las tiras de respaldo temporales usualmente están hechas de cobre, aluminio anodizado, acero inoxidable, o varios materiales cerámicos. Se usan para controlar la penetración y se remueven después de soldar. Debe tenerse cuidado para evitar fundir el material de respaldo en el charco de soldadura.

Las tiras de respaldo permanentes siempre están hechas de la misma aleación que el metal base que se está soldando. Consulta AWS D1.2 para requisitos de remoción de tiras de respaldo. Típicamente, no se usa apertura de raíz cuando se usa material de respaldo temporal. Una apertura de raíz típicamente se usa cuando se usa material de respaldo permanente.

Precalentamiento y Temperaturas Interpaso

El precalentamiento puede usarse para reducir los efectos térmicos del tamaño de sección al soldar metales base de espesores disímiles. Los metales base tratables térmicamente y metales base 5xxx que contienen más de 3% Mg no deben someterse a precalentamiento y temperaturas interpaso arriba de 121 °C (250 °F) por más de 15 minutos. Consulta AWS D1.2.

Tratamiento Térmico Post-Soldadura y Envejecimiento

Cuando las aleaciones de aluminio tratables térmicamente se sueldan, pierden una cantidad significativa de sus propiedades mecánicas en la zona afectada por el calor. Si el metal base que se suelda está en el temple -T4, gran parte de la fuerza original puede recuperarse después de soldar por envejecimiento post-soldadura.

Si el metal base se suelda en el temple -T6, puede ser tratado térmicamente por solución y envejecido después de soldar lo que lo restaurará al temple -T6. Dependiendo de qué metal de aporte se use para soldar, el tratamiento térmico post-soldadura y envejecimiento pueden causar problemas.

Si el metal de aporte no responde al tratamiento térmico y envejecimiento de la misma manera que el metal base, la junta de soldadura puede exhibir propiedades mecánicas por debajo de las del metal base. Debido a concentraciones de tensión en la propia soldadura, esta no es una condición deseable.

Por lo tanto, si se realizan tratamiento térmico post-soldadura y envejecimiento, el metal de aporte seleccionado es crítico. Contacta a Hobart y obtén asesoría metalúrgica sobre qué metales de aporte son los más adecuados para tu aplicación.

Proceso de Soldadura por Gas de Aluminio

Después de que el material a soldar ha sido preparado, fundenteado y precalentado apropiadamente, la llama se pasa en pequeños círculos sobre el punto de inicio hasta que el fundente se derrite. El aporte debe rasparse a través de la superficie del borde a intervalos de tres o cuatro segundos, permitiendo que la varilla de aporte salga de la llama cada vez.

El movimiento de raspar indica cuándo comenzar a soldar sin sobrecalentar el aluminio. El metal base debe fundirse antes de que se aplique la varilla de aporte. La soldadura de avance (forehand) generalmente se considera la mejor para soldar aluminio porque la llama precalienta el área a soldar. Al soldar aluminio delgado hay poca necesidad de movimiento de la antorcha más que avanzar.

Para material de 4.8 mm (3/16 pulg.) de espesor y más grueso, la antorcha debe darse un movimiento lateral suave. Esto distribuye el metal de soldadura a lo largo de todo el ancho de la soldadura. Un suave movimiento de ida y vuelta ayudará al fundente a remover el óxido.

La varilla de soldadura debe sumergirse periódicamente en el charco de soldadura y sacarse del charco con un movimiento hacia adelante. Este proceso de despojado cierra el charco, previene la porosidad y asiste al fundente en remover la película de óxido.

REGLAS DE SOLDADURA

Nota: El siguiente procedimiento es para oxiacetileno, debido a la naturaleza más técnica y disponibilidad variada del hidrógeno.

Las reglas son simples. ¡Síguelas o fallarás!

• Abre la botella de oxígeno completamente para asentar el empaque superior, luego solo abre ligeramente el acetileno. Configura los reguladores a presiones iguales, de 2 a 5 libras cada uno, con boquillas más pequeñas necesitando presiones más bajas.
• Elige una boquilla de antorcha un tamaño más grande que la que se usaría en acero, es decir, si eliges una boquilla 00 (doble cero) para chapa de acero de 1 mm, entonces sube a una boquilla 0 para chapa de aluminio de 1 mm.
• Si está aceitoso, limpia el material con disolvente, diluyente de laca o alcohol. Frota con cepillo de acero inoxidable en ambos lados justo antes de soldar.
• Fundentea ya sea la varilla (o alambre), o la pieza — o, en casos extremos, ambos. El fundente será un polvo blanco que se mezclar 1/3 con 2/3 de agua o alcohol.
• Precauciones de seguridad como protección ocular, ventilación adecuada, y mantener la cabeza fuera de los humos, son recomendadas.
• Elige el metal de aporte adecuado para la aleación a soldar. Aleaciones de chapa de avión soldables comunes.

La varilla hueca rellena de fundente estuvo disponible hace años, pero aparte de la aleación cuestionable, tenía el mal hábito persistente de dividirse limpiamente, construyendo los bordes de la junta sin unirlos.