La soldadura de aleaciones de magnesio es complicada y requiere muchas precauciones y un conocimiento profundo de este material. Sin embargo, una vez que prepara todo y elige un proceso de soldadura adecuado, la soldadura de magnesio se vuelve relativamente sencilla.
Las aleaciones de magnesio con pequeñas cantidades de aluminio, manganeso, circonio, zinc y metales de tierras raras pueden tener una resistencia equivalente a la del acero. Pero el magnesio es excepcionalmente ligero. De hecho, el magnesio es cuatro veces más liviano que el acero y ¡solo dos tercios del peso del aluminio! Esto hace que el magnesio sea perfecto para muchas piezas de maquinaria, la industria aeroespacial y las fundiciones.
Foto de reparación de magnesio por @tig_happens
Este artículo le enseñará por qué soldar magnesio es un desafío, algunas medidas de seguridad MUY importantes, diferentes aleaciones de magnesio, cómo preparar este material para soldar y qué proceso de soldadura elegir.
Desafíos de la soldadura de magnesio
El magnesio se parece mucho al aluminio y la soldadura de magnesio comparte muchos de los mismos desafíos que la soldadura de aluminio. Sin embargo, es un gran problema confundir la fundición de magnesio con la fundición de aluminio. La soldadura de magnesio con un metal de aporte de aluminio creará una junta extremadamente débil y posiblemente arruinará la pieza, lo cual es un gran problema ya que estas fundiciones suelen ser costosas. Entonces, el primer desafío es averiguar si la pieza que necesita soldar es magnesio o aluminio.
Puede usar vinagre blanco simple para diferenciar entre aleaciones de aluminio y magnesio. Simplemente verter unas gotas sobre una superficie de metal limpia le dirá de qué material es: el magnesio hará que el vinagre comience a formar espuma, mientras que el aluminio no reaccionará.
Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=RSrepYVCwD0
Si bien este es un metal diferente, soldar magnesio es muy parecido a soldar aluminio. Entonces, si soldó aluminio antes, tendrá más posibilidades de reparar piezas de fundición de magnesio.
El magnesio reacciona con el oxígeno y crea un óxido de magnesio en su superficie, como el aluminio. Este óxido debe eliminarse antes de soldar porque tiene una temperatura de fusión más alta. Entonces, si no elimina la capa de óxido, puede quedar atrapada en la soldadura como inclusiones y debilitar la unión.
Las piezas fundidas de magnesio a menudo se sumergen en aceite durante su ciclo de vida. Por lo general, los ejes, cojinetes, engranajes y otras piezas de maquinaria están hechos de aleaciones de magnesio. Una vez que se rompen, a menudo es más barato repararlos en lugar de comprar una pieza nueva. A veces, estas piezas pueden costar hasta 100 000 dólares estadounidenses, lo que las hace muy costosas de reemplazar.
Sin embargo, el aceite se empapa en la fundición de magnesio y se introduce profundamente en los poros de la fundición. Dado que estas piezas de maquinaria están expuestas a diferencias de alta temperatura, los poros se expanden y contraen y pueden atrapar petróleo en las profundidades de la superficie. Esto puede hacer que la soldadura de piezas de magnesio sea bastante desafiante, dependiendo de la gravedad de la intrusión de aceite.
Magnesio fundido impregnado con aceite de soldadura. Se arregló una vieja cubierta de cadena Husqvarna 2100.
Foto por @darrylrayk
Hay muchas aleaciones de magnesio y su enfoque puede ser diferente con cada una. Por lo tanto, no siempre puede simplemente saltar el arma y soldar cualquier magnesio de la misma manera.
El magnesio tiene una conductividad térmica y una tasa de expansión muy altas. Por lo tanto, debe usar calor concentrado y tener en cuenta la expansión del material. El área de la junta o reparación no debe estar restringida para evitar el agrietamiento.
Además, el arco de soldadura se obstruye por la reacción del zinc en el charco. Se necesita mucha habilidad para soldar magnesio porque requiere un arco cerrado y no le dará una visión clara del arco al mismo tiempo. Recomendamos primero dominar la soldadura de aluminio antes de intentar soldar magnesio.
Medidas de seguridad para soldar magnesio
Muchas aleaciones de magnesio tienen un alto contenido de zinc, lo que las hace particularmente peligrosas y difíciles de soldar. Como probablemente ya sepa, el zinc es el némesis de un soldador. Es cancerígeno y puede causar graves problemas de salud si se inhala en grandes cantidades. Por lo tanto, asegúrese de usar un respirador, use la ventilación adecuada y cumpla con Normas de OSHA para el control de humos y gases de soldadura peligrosos.
Además del contenido de zinc, el magnesio en sí mismo representa un gran riesgo para la seguridad. El magnesio es un metal ALTAMENTE inflamable. ¡Es tan peligroso que una vez que se incendia, NO SE PUEDE extinguir con agua o dióxido de carbono! ¡Literalmente puede romper enlaces moleculares de H2O, liberar átomos individuales de hidrógeno y oxígeno y usarlos como combustible! Entonces, si se incendia, ¡echarle agua sería como echarle gasolina al fuego!
Sin embargo, el molde en sí tiene un gran volumen y es menos probable que se incendie. Pero las virutas de magnesio y el polvo de esmerilado pueden incendiarse. Por lo tanto, tenga mucho cuidado al soldar magnesio y aplique todas las prácticas estándar de seguridad contra incendios de soldadura, como mantener cualquier cosa inflamable lejos del área de trabajo. Además, es una buena idea barrer el área de cualquier polvo de pulido de magnesio antes de soldar. Esto evitará que las chispas de soldadura enciendan las virutas y el polvo de magnesio.
Encendedor de magnesio (en la mano izquierda), utilizado con una navaja y pedernal para crear chispas que encienden las virutas.
Fuente: https://en.wikipedia.org/wiki/Magnesio
Asegúrate de tener un Extintor de incendios recomendado por OSHA Clase D a mano o mucha arena. ¡Esta es la única forma de apagar un incendio de magnesio porque arde a 4,000˚F! Los extintores que son aptos para incendios Clase D deben identificarse con una estrella de cinco puntas que contenga la letra «D».
Soldabilidad de aleaciones de magnesio
El magnesio a menudo se combina con otros materiales para aumentar su resistencia y su idoneidad para diversas aplicaciones. Algunos elementos de aleación de uso común incluyen zinc, aluminio, manganeso, circonio y metales de tierras raras.
La designación de estas aleaciones de magnesio a menudo consta de una o dos letras que indican los elementos específicos de la aleación, seguidas del porcentaje de cada elemento en la aleación. Por ejemplo, la designación AZ91C de ASTM indica una aleación que contiene 9 % de aluminio y 1 % de zinc.
Fuente: https://www.accessengineeringlibrary.com/
Las aleaciones de magnesio, aluminio y zinc, como AZ31B, AZ61A, AZ63A, AZ80A, AZ81A, AZ91 y AZ92A, pueden contener hasta un 10 % de aluminio para mejorar su soldabilidad al refinar la estructura del grano.
Sin embargo, un contenido de zinc superior al 1 % puede aumentar el riesgo de agrietamiento de la soldadura. Por lo tanto, las aleaciones con alto contenido de zinc, como ZH62A, ZK51A, ZK60A y ZK61A, no se recomiendan para soldadura por arco debido a su susceptibilidad al agrietamiento y soldabilidad deficiente.
El magnesio que contiene pequeñas cantidades de torio tiene excelentes propiedades de soldadura y es resistente al agrietamiento, y las soldaduras hechas con estas aleaciones no requieren alivio de tensión.
Por otro lado, ciertas aleaciones de magnesio son propensas a la corrosión bajo tensión, y las soldaduras utilizadas en ambientes corrosivos pueden agrietarse con el tiempo si las tensiones residuales no se alivian mediante el alivio de tensión.
Agrietamiento por corrosión bajo tensión causado por la tensión desarrollada en un collarín de refuerzo soldado inadecuadamente
Fuente: https://en.wikipedia.org/wiki/Stress_corrosion_cracking
Preparación de magnesio para soldar
Es crucial limpiar y preparar la junta antes de soldar. No hace falta decir que debe limpiar perfectamente la fundición del aceite y cualquier otro contaminante en su superficie.
Use acetona para limpiar la pieza. Luego, use una fresa de carburo con una amoladora de troquel para eliminar el óxido de magnesio alrededor del área de la junta y para preparar un buen surco dentro de la grieta de la fundición, si está reparando una fundición agrietada. También puede usar una amoladora angular con una rueda que no se cargue al moler magnesio, pero las fresas de carburo funcionan mejor. Solo asegúrese de que su carburo sea grueso.
Dado que la mayoría de los trabajos de soldadura de magnesio son en realidad reparaciones de fundición, a menudo tendrá que esmerilar el metal agrietado y reconstruir el material perdido con soldadura. Básicamente, derretirá la varilla de relleno en una forma fundida para llenar el vacío que cargó. Posteriormente, la pieza se volverá a mecanizar y quedará como nueva.
Foto por @tig_happens
Soldadura TIG Magnesio
Recomendamos encarecidamente utilizar un proceso de soldadura TIG para soldar magnesio. Por supuesto, también puede usar un proceso de soldadura MIG y otros métodos de soldadura, como soldadura por resistencia, por puntos, flash, de costura y oxicombustible. Sin embargo, el método de soldadura TIG funciona mejor para la mayoría de los trabajos de soldadura manual porque proporciona la mejor visibilidad del arco, control de entrada de calor y soldadura con corriente alterna.
Dado que el magnesio tiene una capa de óxido en su superficie, como el aluminio, es muy beneficioso usar la soldadura AC TIG. La corriente alterna oscila entre DCEP y DCEN para lograr simultáneamente la eliminación y penetración del óxido. Por supuesto, debe usar un arranque de arco de alta frecuencia para reducir cualquier posible contaminación, ya que el magnesio es un metal sensible.
Fuente: https://melezy.com/electrode-polarity-welding-difference-dcen-dcep-ac/
Los soldadores TIG como YesWelder CT2050 y YesWelder TIG250P AC/DC deberían ser su elección. Admiten ignición de arco de alta frecuencia y soldadura AC TIG. Además, pueden soldar usando un proceso de soldadura TIG pulsado para ayudarlo a estrechar el cono de arco a la perfección y enfocar la entrada de temperatura en la ranura agrietada que está tratando de reparar. Dado que el magnesio conduce el calor rápidamente, al igual que el aluminio, deberá enfocar su arco en la unión para proporcionar la fusión necesaria.
YesWelder FIRSTESS CT2050 Potente soldador y cortador 7 en 1
Puede beneficiarse de precalentar las partes gruesas a aproximadamente 300F. Pero, si está soldando piezas gruesas, considere obtener un soldador TIG con salida de alto amperaje. Nuestro YesWelder TIG250P AC/DC puede generar 250 A con un ciclo de trabajo del 60 %, lo que le permite soldar espesores moderados durante un período de tiempo prolongado. Pero tenga cuidado de no introducir demasiado calor tampoco. El exceso de calor puede provocar grietas y fragilización en la zona afectada por el calor. Solo debe usar suficientes amperios para que el charco funcione cuando suelde magnesio, no más.
Soldador de aluminio TIG de 250 amperios CA/CC con pulso
Soldador de aluminio TIG de 250 amperios CA/CC con pulsoSelección de gas de protección
Si debe soldar piezas fundidas de magnesio muy gruesas, puede ser útil usar helio al 100 % como gas de protección porque amplifica el potencial de ionización del arco y mejora la entrada de calor. En otras palabras, el helio lo ayuda a exprimir cada bit de energía que sale de su soldador. Sin embargo, muchos profesionales de la soldadura no recomiendan usar helio puro para soldar magnesio porque puede introducir demasiado calor en la unión. Entonces, si es posible, haga una prueba en una pieza de desecho antes de conectar un tanque de helio directo a su configuración TIG.
Fuente: Potencial de ionización Ei de varios gases (www.chemglobe.org) (en orden creciente de Ei, (†) metal), (&) gases inertes).
Para la mayoría de los trabajos de soldadura de magnesio, lo hará mejor con una mezcla de gas de protección 50/50 de argón/helio. El argón ayuda a estabilizar el arco, y querrá esa estabilización del arco, teniendo en cuenta cómo reacciona el zinc en las aleaciones de magnesio a la soldadura. Por otro lado, la soldadura TIG de magnesio requiere un arco cerrado, por lo que si usa helio al 100 %, puede perder algo de la estabilidad del arco proporcionada por el argón.
Selección de metal de aporte
Los cuatro metales de aporte más utilizados para soldar aleaciones de magnesio son ER AZ61A, ER AZ101A, ER AZ92A y ER EZ33A. Puede comprarlos como alambres MIG en bobina para soldadura MIG o como varillas de soldadura TIG para el proceso de soldadura TIG.
La siguiente tabla resume la selección del metal de aporte cuando se sueldan fundiciones de magnesio, que es lo que requieren la mayoría de los trabajos de soldadura de magnesio.
Tipo de metal de aporte
Aleaciones de fundición adecuadas
ER AZ101A
AZ92A-T6, para aleaciones de aluminio, para unir HK31A, HZ32A a cualquier otra aleación de fundición
ER AZ92A
AZ91C-T6, AZ92A-T6, para aleaciones de aluminio
Urgencias EZ33A
EZ33A, HK31A, HZ32A entre sí o entre sí
La varilla de soldadura AZ101A es la opción más popular y funciona bastante bien para soldar piezas fundidas de magnesio donde no se proporciona un procedimiento de soldadura. Por lo tanto, si lo contratan para reparar una fundición, pero no hay una hoja de especificaciones de soldadura, o el cliente no sabe de qué aleación de magnesio está hecha, lo más seguro es usar la varilla de aporte AZ101A. El AZ101 contiene 10% de aluminio. Como resultado, enriquece el baño de soldadura con aluminio sin introducir una gran cantidad de zinc, lo que ayuda a prevenir el agrietamiento.
No olvide limpiar los óxidos del alambre de relleno. El magnesio realmente ama el oxígeno. Por lo tanto, si su paquete de alambres de metal de relleno se abrió hace algún tiempo, deberá limpiar los óxidos del alambre.
Alambre de relleno oxidado
Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=ElT5qmUyagU
Selección de electrodos de tungsteno
Use electrodos de tungsteno puro (verde), tungsteno circonado (blanco) o tungsteno toriado (rojo) para soldar magnesio TIG. Si usa corriente alterna, como debe ser, el tungsteno verde y blanco son su mejor opción.
Electrodo de tungsteno puro (verde, WP) | Electrodo de soldadura TIG YesWelder®
Electrodo de tungsteno toriado al 2 % (rojo, WT20) | Electrodo de soldadura TIG YesWelder®
Ángulo de recorrido y velocidad de soldadura
Debe llevar el alambre de metal de aporte lo más horizontalmente posible cuando suelde magnesio en la posición plana. Agregue el alambre de relleno al borde del charco de soldadura, como cuando suelda aluminio.
La antorcha TIG debe tener un ligero ángulo de avance en la dirección de su recorrido. Trate de soldar rápidamente para evitar una entrada de calor excesiva y mantenga una velocidad de desplazamiento constante y constante.
Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=ElT5qmUyagU
Conclusión
La soldadura de magnesio requiere práctica, por lo que no recomendaríamos saltar el arma y soldar una fundición de avión que vale $ 50,000 si es la primera vez. En su lugar, busque primero algunas piezas de aleación de magnesio de desecho en el depósito de chatarra e intente soldarlas. Observa cómo se comporta el charco y estudia el arco. Es complicado mantener un arco TIG tan ajustado que casi toque el charco con el tungsteno. Afortunadamente, la mayoría de las soldaduras defectuosas se pueden reparar fácilmente. Simplemente use una fresa de carburo para devorar el metal y reconstruirlo nuevamente.
Si bien puede usar el proceso de soldadura MIG, aún recomendamos el método de soldadura TIG. La mayoría de los profesionales de la soldadura reparan piezas fundidas de magnesio utilizando AC TIG gracias a su capacidad para limpiar óxidos y una mejor visibilidad del arco.
Tener la habilidad de soldar aleaciones de magnesio también puede ser muy gratificante. Pocos soldadores pueden hacer esto. Sin embargo, las piezas fundidas de magnesio a menudo son demasiado costosas para desecharlas por una pequeña grieta, desgaste de la superficie o un error de mecanizado. Entonces, si aprende a realizar dichas reparaciones, el servicio de soldadura de magnesio puede convertirse en una nueva forma de obtener trabajos bien pagados para su taller de soldadura.
Soldando algunos marcos de bicicleta de mano de magnesio.
Foto por @rda_fabrication
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