Cómo soldar aluminio – MIG, TIG y soldadura con varilla

Los procesos de soldadura por arco funcionan bien para soldar aluminio, pero algunos son mejores que otros. El proceso de soldadura TIG ofrece el mejor método de unión de aluminio, mientras que el proceso de soldadura MIG tiene la ventaja de la velocidad.

La soldadura de aluminio puede empeorar rápidamente. Todo lo que se necesita es un error, y hay muchas partes del proceso de soldadura que los principiantes pueden estropear fácilmente.

Aprende a soldar aluminio con procesos de soldadura MIG, TIG y arco revestido, cuál es el mejor y cómo elegir el proceso de soldadura adecuado para soldar aluminio. Este artículo también le enseñará por qué unir aluminio es tan difícil y cómo limpiarlo de manera efectiva antes de soldar (¡extremadamente importante!).

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Desafíos de la soldadura de aluminio

La soldadura de aluminio es complicada porque forma rápidamente una fina capa de óxido de aluminio cuando se expone al aire. Esta capa de óxido le da al aluminio su aspecto gris plateado y lo hace resistente al agua, al oxígeno y a ciertos productos químicos. Tienes que atravesar literalmente esta capa para que el arco pueda unir las dos partes de aluminio soldadas.

El óxido de aluminio se derrite a 3700 °F (2037 °C), mientras que el aluminio puro debajo se derrite a 1200 °F (650 °C). Dado que hay una diferencia de 2500 °F (1370 °C), si aplicara la temperatura requerida para derretir el óxido de aluminio, quemaría el aluminio subyacente en un instante. Por lo tanto, es necesario eliminar la capa de óxido antes de soldar. Pero llegaremos a la limpieza previa más adelante en el artículo.

Si no elimina con éxito el óxido de aluminio, obtendrá óxidos de aluminio incrustados en la unión soldada. Como resultado, habrá falta de fusión, lo que degradará la calidad de la unión y la resistencia de la soldadura.

Otro desafío de la soldadura de aluminio es su alta conductividad térmica. ¡El aluminio conduce el calor cinco veces más rápido que el acero! Esto significa que la base de aluminio que rodea la zona afectada por el calor (HAZ) eliminará rápidamente el calor del charco de soldadura. Como resultado, el charco se solidificará más rápido y es posible que no logre la penetración necesaria. Esta es la razón por la que soldar aluminio requiere temperaturas de soldadura más altas (amperios) que el acero.

Fuente: http://www.difference.minaprem.com/joining/difference- between-weld-metal-and-heat-affected-zone-haz/

Sin embargo, cuando se combina el problema de un bajo punto de fusión del aluminio puro debajo de la capa de óxido con la necesidad de aplicar altas temperaturas, se obtiene una pequeña ventana de trabajabilidad. Dado que debe usar un alto amperaje, es fácil quemarse al soldar láminas delgadas de aluminio.

Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=GIvz6co7tso

Prelimpieza de aluminio para soldadura

Independientemente del método de soldadura, el aluminio debe limpiarse a fondo antes de soldar. El aluminio es muy sensible a la contaminación y propenso a la porosidad.

Debe eliminar todos los aceites, pinturas, grasas y otros hidrocarburos de la superficie de aluminio antes de soldar. Además, la humedad debe mantenerse al mínimo porque el hidrógeno es muy soluble en aluminio fundido. El baño de soldadura puede absorber hidrógeno mientras se suelda y sus burbujas pueden quedar atrapadas y causar una estructura porosa, que está condenada a fallar.

Primer plano de una soldadura porosa en aluminio
Fuente: https://ebindustries.com/overcoming-porosity-welding-aircraft-grade-aluminum/

Los limpiadores de acetona o aluminio pueden eliminar los hidrocarburos de la superficie del material. No use herramientas de taller para soplar las uniones de soldadura porque hacerlo puede introducir aceite y humedad. Tampoco use trapos de taller; pueden transferir aceite y suciedad. Use un paño limpio o toallas de papel para limpiar y secar la junta de soldadura.

Una vez limpia la superficie del aluminio, puede proceder a eliminar mecánicamente la capa de óxido de aluminio utilizando un cepillo de acero inoxidable o muelas abrasivas especiales diseñadas para el uso de aluminio. Nunca intente quitar la capa de óxido antes de limpiar aceites, pinturas, suciedad y humedad. El cepillo puede incrustar estos elementos en la superficie y esto provocará porosidad.

Eliminar la capa de óxido de aluminio.
Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=k-YF0AaGvmk&t=67s

Use un cepillo de acero inoxidable exclusivo para trabajos con aluminio porque usar un cepillo que haya usado en acero puede contaminar el aluminio. No uses una rueda de cepillo de alambre porque el aluminio es blando; la rueda solo hará que el óxido penetre más profundamente en el metal debido a la rotación de alta velocidad. Si usa un cepillo manual de alambre de acero inoxidable, solo frote en una dirección. Frotar de un lado a otro también puede hacer que el óxido penetre más profundamente en el aluminio, y no queremos que eso suceda.

Soldadura TIG Aluminio

El proceso de soldadura TIG es uno de los métodos de soldadura por arco manual más desafiantes. Pero, la soldadura TIG produce resultados superiores. Las soldaduras se ven fantásticas y logran una fusión excelente, si las realiza un soldador experimentado.

Foto por @welderfunworld

El proceso de soldadura TIG o Tungsten Inert Gas utiliza un electrodo de tungsteno no consumible para transferir el arco eléctrico a la unión soldada. El metal de aporte se introduce manualmente en el charco de soldadura con una mano, mientras que el soldador controla la antorcha de soldadura TIG con la otra mano. Como implica el nombre del proceso, la soldadura TIG requiere un gas de protección inerte como el argón o el helio. Para soldar aluminio, utilizará principalmente argón puro, pero agregar helio al argón puede ayudarlo a soldar aluminio más grueso porque el helio mejora el calor del arco.

Este proceso de soldadura permite soldaduras de precisión donde las características estéticas son esenciales. Pero no soldamos aluminio TIG solo por belleza. La soldadura TIG tiene una gran ventaja para unir aluminio: AC TIG puede descomponer el óxido de aluminio a medida que suelda.

Solo se puede utilizar corriente alterna para soldar aluminio con TIG. Esto se debe a que AC TIG cambia entre DCEN (electrodo de corriente continua negativo) y DCEP (electrodo de corriente continua positivo) muchas veces en un segundo. El DCEN concentra el calor en la base de aluminio y proporciona penetración, pero solo después de que el DCEP rompe los óxidos de aluminio. Este proceso ocurre muchas veces por segundo. No se puede ver a simple vista, pero es gracias a DCEP que la soldadura TIG de aluminio es posible.

Fuente: https://weldguru.com/what-is-tig-welding-used-for/

Electrodo de tungsteno

Hay muchos tipos diferentes de electrodos de tungsteno, pero para soldar aluminio, es mejor usar tungsteno puro o tungsteno circonado. Además, la forma de la punta de tungsteno también importa; consulte el artículo vinculado para obtener más información sobre la preparación de tungsteno.

Metal de relleno

La selección del metal de aporte depende en gran medida de lo que desee lograr y de la aleación de aluminio que suelde. Pero los dos metales de aporte más comunes son:

  • Las varillas de relleno de aluminio 4043 proporcionan un baño de soldadura fluido. Este tipo de aluminio está aleado con un 5% de silicio. Como resultado, es menos probable que sus soldaduras se agrieten y el baño de soldadura tendrá una mejor acción humectante.
  • Las varillas de relleno de aluminio 5356 crean soldaduras más fuertes con mejor ductilidad. Están aleados con magnesio, pero es posible que experimente hollín negro alrededor de la soldadura, lo que aumenta el esfuerzo posterior a la limpieza.

Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=oEnwWCSPbn0

Configuración de la soldadora TIG

Debe configurar correctamente el balance de CA de su soldadora TIG antes de soldar. El balance de CA le permite elegir cuánto DCEP (limpieza) versus DCEN (penetración) desea que realice su soldadora. Si el aluminio es grueso, límpielo a fondo. De esa manera, puede concentrar más poder en la penetración y menos en la limpieza de óxido. Experimente primero con una pieza de desecho para encontrar un punto ideal para el aluminio que está soldando.

Algunas soldadoras TIG de calidad, como YesWelder TIG-250P AC/DC o YesWelder CT-2050, admiten soldadura TIG pulsada, lo que ayuda a lograr soldaduras de la más alta calidad en aluminio y acero inoxidable. El modo de soldadura TIG pulsado le permite configurar la salida de amperaje alto y bajo y alternar varias veces por segundo. Esto le permite bombardear la soldadura con picos de corriente elevados, pero también reducir rápidamente el amperaje para evitar que se queme y enfríe el charco de soldadura. El pulso se puede configurar desde 1 pulso por segundo hasta 100 PPS o más. La soldadura TIG pulsada es desafiante y requiere práctica para dominarla, pero puede hacer soldaduras mucho más agradables estéticamente usando una máquina TIG pulsada.

Soldador de aluminio TIG de 250 amperios CA/CC con pulso

Por último, el uso de un pedal TIG es fundamental si desea obtener buenos resultados al soldar aluminio. Un pedal le permite modificar la salida de amperaje en tiempo real retrocediendo o presionando más fuerte el pedal. Esto es realmente importante para el aluminio. Como discutimos anteriormente, la ventana de trabajabilidad de la temperatura es estrecha y es necesario controlar la entrada de calor para no quemarla, sino también para lograr una penetración suficiente.

YesWelder FIRSTESS CT2050 Potente soldador y cortador 7 en 1

Soldadura MIG Aluminio

La soldadura MIG de aluminio es mucho más fácil que la soldadura TIG de este material. No necesita ser tan hábil, hay menos margen de error y la soldadura MIG es mucho más rápida que la soldadura TIG. Sin embargo, las soldaduras MIG no se verán tan bien como las soldaduras TIG. Aún así, con algo de práctica, puedes lograr resultados satisfactorios, especialmente si usas soldadura MIG pulsada.

Foto por @petros_zv

El proceso de soldadura MIG utiliza un alimentador de alambre que empuja automáticamente el alambre de metal de aporte hacia el baño de soldadura a través de la pistola de soldadura MIG. El alambre de relleno también actúa como electrodo, por lo que, a diferencia del proceso de soldadura TIG, el electrodo es consumible. Deberá usar un gas de protección de argón puro para soldar aluminio MIG, al igual que cuando suelda TIG. Pero es posible agregar un poco de helio a la mezcla si está soldando piezas gruesas de aluminio. Sin embargo, absolutamente no puede usar ninguna mezcla de dióxido de carbono como la típica 75 % de argón y 25 % de CO2 para soldar acero al carbono.

A diferencia de un alambre MIG de acero, el alambre de aluminio para soldadura MIG es demasiado blando, por lo que puede experimentar problemas de alimentación si utiliza una configuración MIG estándar para soldar acero. Es necesario usar una pistola de carrete para soldar aluminio MIG o configurar el sistema de alimentación de alambre de su soldadora MIG para usar con un alambre de aluminio.

Pistola de carrete YesWelder® 150AMP | Antorcha de pistola de soldadura de aluminio

Transferencia por pulverización para aluminio

Es necesario utilizar un transfer spray para soldar aluminio MIG. Esencialmente, esto significa que necesita hacer que el arco «rocíe» pequeñas gotas de metal de aporte de aluminio a través del arco y dentro de la junta. A diferencia de la transferencia por cortocircuito que se usa para la soldadura MIG de acero, la transferencia por rociado mantiene el arco encendido en todo momento y aumenta significativamente la tasa de deposición de metal. Para ingresar al modo de transferencia por aspersión, debe configurar el voltaje de su soldadora MIG y la velocidad de alimentación de alambre en configuraciones altas de acuerdo con el manual de la máquina.

Fuente: https://weldguru.com/welding-transfer-modes/

Soldadura MIG de doble pulso para aluminio

La soldadura MIG de doble pulso hace maravillas con el aluminio e incluso puede producir soldaduras similares a TIG en apariencia. Solo un puñado de soldadores MIG de grado DIY en el mercado admiten esta característica. Esta es una característica de grado industrial típicamente disponible en soldadores caros y de alta gama. Pero, diseñamos el YesWelder YWM-211P para brindar este poder a las masas. Para conocer detalles sobre la soldadura MIG pulsada y doble pulsada, consulte la guía completa aquí.

YesWelder YWM-211P Soldador MIG de aluminio de doble pulso

En pocas palabras, la soldadura MIG de doble pulso funciona alternando la salida de amperaje entre los valores bajo y alto. Pero, cada uno de los dos valores también alterna entre sus propios amperios altos y bajos. Entonces, funciona como un pulso dentro de un pulso. Como resultado, soldar aluminio se vuelve más fácil porque obtiene más control sobre el charco de soldadura y no quemará rápidamente las láminas delgadas. Además, a medida que la corriente alterna entre los valores alto y bajo, el charco de soldadura se calienta y luego se enfría en una formación similar a una ondulación que es similar a la apariencia de «pila de monedas de diez centavos» que puede lograr al soldar aluminio TIG.

Selección de alambre de aluminio MIG

Los alambres de soldadura de aluminio MIG más utilizados son ER4043 y ER5356, pero el ER4043 es más un alambre de uso general para la mayoría de las tareas. Sin embargo, el ER5356 es más adecuado para soldar aleaciones de aluminio 5xxx.

Bobina de 1 libra YesWelder® de 0,030″ | Alambre de soldadura de magnesio y aluminio ER5356

Para elegir el alambre de soldadura de aluminio adecuado, considere la aleación base y las condiciones a las que estará expuesta la pieza terminada. Por ejemplo, ER4043 es mejor para una alta ductilidad y resistencia al agrietamiento, mientras que ER5356 es mejor para una mayor resistencia a la tracción, pero tiene una menor resistencia al agrietamiento.

Alambre de soldadura de aluminio y silicona YesWelder® ER4043, bobina de 1 libra de 0,030″

Palo de soldadura de aluminio

Se puede soldar aluminio con barra, pero es complicado. Es poco probable que obtenga resultados que se asemejen a la soldadura MIG o TIG. De hecho, es probable que los soldadores sin experiencia realicen soldaduras descuidadas. La soldadura de aluminio con varilla requiere una mano entrenada y una velocidad de soldadura muy alta, lo que lo hace aún más difícil.

Debe usar electrodos de barra especiales diseñados para aluminio. Estas varillas tienen una afinidad extrema por la humedad, por lo que si se dejan al aire libre, es muy probable que se humedezcan demasiado y se vuelvan inútiles. Además, los electrodos revestidos de aluminio son bastante caros y generalmente se venden en paquetes grandes.

Pero, si necesita reparar una pieza de maquinaria de aluminio o una pieza de estructura que está en el exterior, es probable que deba soldarla con electrodos. Si los vientos son fuertes, soplarán los gases de protección cuando suelde MIG o TIG. Por lo tanto, la soldadura con electrodo revestido es la única alternativa relativamente económica para la soldadura de aluminio en el exterior.

Fija el banco de aluminio fundido. Foto de @emattson90

Deberá usar una soldadora de varilla de CC, no de CA. Utilice la polaridad DCEP estándar, al igual que cuando suelda acero o acero inoxidable. Espere muchas salpicaduras, un charco de soldadura gomoso y una experiencia de soldadura con electrodo revestido muy diferente a la de trabajar con acero.

La soldadura con barra de aluminio no es realmente una opción para materiales delgados. Dado que los electrodos se calientan, es probable que quemes el calibre delgado rápidamente. Por lo tanto, recomendamos soldar con varilla aluminio que tenga más de 1/8 de pulgada de espesor.

Precalentar el aluminio podría ayudar a pegar el aluminio de soldadura. Puede mejorar la fluidez del charco y ayudarlo a lidiar con la disipación excesiva de calor. Pero evite precalentar el aluminio a más de 250 grados Fahrenheit porque puede afectar negativamente las propiedades mecánicas del aluminio.

Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=_g-IWPYNIeI

Es probable que tenga un arranque en frío cuando suelde aluminio, lo cual no es lo ideal. Además, es más difícil rellenar el cráter al final de la soldadura cuando se suelda aluminio con electrodo revestido en comparación con la soldadura MIG o TIG. Y llenar el cráter al final de la soldadura es crucial para soldar aluminio, independientemente del método de soldadura. Este cráter puede inducir rápidamente el agrietamiento en toda la soldadura, especialmente si la soldadura está sujeta a vibraciones, como cuando se sueldan remolques.

Un cráter clásico. Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=_g-IWPYNIeI

Conclusión

La soldadura de aluminio es un desafío, incluso para soldadores experimentados. La mejor manera de acercarse a este material es mediante soldadura MIG, especialmente si es un soldador principiante. La soldadura TIG de aluminio producirá mejores resultados, pero debe tener más tiempo bajo el capó.

También puede probar la soldadura MIG de doble pulso para lograr resultados similares a los de la soldadura TIG de aluminio, pero solo unas pocas máquinas de soldadura MIG admiten este proceso. Sin embargo, MIG tiene la ventaja de la velocidad y una curva de aprendizaje reducida, por lo que vale la pena considerarlo. Si desea ver una comparación directa de las máquinas de soldadura MIG y TIG para soldar aluminio, consulte nuestro artículo aquí.

La soldadura de aluminio con barra debe ser su último recurso. Es complicado, pegajoso, difícil de controlar y prácticamente un método universalmente desagradable para soldar aluminio.

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