Descripción general de la soldadura de aluminio y aleaciones de aluminio
La soldadura blanda es una técnica de unión de metales en la que los metales de aporte se calientan hasta que alcanzan el punto de fusión y comienzan a fluir hacia la unión por atracción capilar. La soldadura blanda es fundamentalmente lo mismo que la soldadura fuerte, pero el metal de aporte de soldadura tiene un punto de fusión inferior a 840ºF, mientras que la aleación de soldadura fuerte se derrite por encima de esta temperatura.
Aunque este es un proceso de unión de metales bastante sencillo, soldar aluminio y aleaciones de aluminio puede ser bastante difícil debido a la capa de óxido de aluminio.
El óxido de aluminio no se puede soldar, por lo que debe desecharlo. Quitar el óxido de aluminio puede producir resultados de soldadura satisfactorios, pero antes de que se vuelva a formar el óxido, debe hacerlo rápidamente.
Para proteger sus uniones soldadas de defectos, también deberá usar equipos de soldadura especializados, incluido el fundente. El fundente de soldadura de aluminio protegerá las uniones y mejorará la humectación, lo que dará como resultado uniones sólidas.
Otro problema con el que podría tener que lidiar cuando suelde aluminio son las características de calor. El aluminio tiene un punto de fusión relativamente bajo de 1220 ºF (660 ºC), pero actúa como un excelente disipador de calor.
Por lo tanto, debe usar soldadura de baja temperatura y asegurarse de calentarla correctamente. Por lo tanto, al calentar aluminio, asegúrese de observar la temperatura del metal base, no la fuente de calor.
Identifique las aleaciones de aluminio antes de soldar aluminio
Las aleaciones de aluminio se clasifican en series según la composición de la aleación y los aditivos. Aunque el aluminio puro se puede soldar, es significativamente más desafiante debido a sus propiedades mecánicas.
Los elementos de aleación mejoran las propiedades del aluminio, facilitando la soldadura. Sin embargo, no todas las aleaciones son fácilmente soldables. Por ejemplo, las series 1000 y 3000 (1XXX y 3XXX) son más accesibles para soldar que las series 6000. Por otro lado, el aluminio de la serie 5000 es impredecible.
Por eso es crucial identificar las aleaciones de aluminio antes de soldar. Si su proyecto de soldadura de aluminio incluye aleaciones de aluminio sin etiquetar, es posible que necesite la opinión de un experto o métodos de identificación.
Unir dos piezas de aluminio puede ser un desafío, pero unir aluminio con cobre es extremadamente fácil. Sin embargo, unir aluminio y acero puede requerir métodos de soldadura especializados.
Preparación de superficies de aluminio y aleaciones de aluminio
Antes de cualquier proceso de unión de metales, incluida la soldadura, primero debe preparar la superficie. La preparación de la superficie incluye la eliminación de grasa, suciedad y otros desechos de la superficie. Además, deberá eliminar el óxido de aluminio que se haya formado.
Como resultado, la superficie debe estar limpia antes de soldar. Puede usar un cepillo de acero inoxidable o lana de acero para hacerlo.
En la mayoría de los casos, puede disminuir la superficie usando solventes, pero un cepillo de alambre o una limpieza química harán el trabajo si la superficie está muy oxidada.
Para lograr la atracción capilar, debe asegurarse de que haya un espacio adecuado entre las juntas.
El espacio libre varía según el método de soldadura específico, la composición de la aleación base, la composición de la soldadura, el diseño de la junta y el compuesto de fundente, y oscila entre 0,005 y 0,020 pulgadas (0,13 a 0,51 mm) cuando se utilizan fundentes químicos. Mientras tanto, cuando utilice fundente de tipo de reacción, debe proporcionar un espacio de 0,002 a 0,010 pulg. (0,05 a 0,25 mm).
Flujo de soldadura de aluminio
Para soldar aluminio con éxito, necesitará un fundente de soldadura de aluminio. Sin embargo, el hecho de que el fundente sea lo suficientemente fuerte como para soldar una aleación como el acero inoxidable no significa que funcionará en aluminio.
Los fundentes de soldadura de aluminio están disponibles en forma de gel, pasta, líquido y pasta de soldadura. El fundente líquido orgánico funciona mejor a 350-600F, mientras que el fundente en pasta se activa a 530F y puede soportar hasta 780F.
Dependiendo de la forma en que se presente el flujo, deberá aplicarlo de manera diferente. Si se colocan cables de soldadura, puede sumergirlos en fundente líquido.
Relleno de soldadura de aluminio
Después de identificar el grado de aleación de aluminio, deberá elegir una aleación de soldadura fuerte destinada al proyecto de soldadura de aluminio. Una combinación adecuada hará que su soldadura de aluminio sea más fácil.
Las soldaduras de baja temperatura se derriten entre 300 y 500 ºF (149 y 260 ºC). Las soldaduras de este grupo contienen estaño, plomo, zinc y/o cadmio y producen uniones con la menor resistencia a la corrosión.
Las soldaduras de temperatura intermedia se funden entre 500 y 700 ºF (260 y 371 ºC). Las soldaduras de este grupo contienen estaño o cadmio en varias combinaciones con zinc, además de pequeñas cantidades de aluminio, cobre, níquel o plata y plomo.
Las soldaduras de alta temperatura se funden entre 371 y 427 ºC (700 y 800 ºF) y contienen de 3 a 10 % de aluminio y pequeñas cantidades de otros metales como cobre, plata, níquel y hierro para modificar sus características de fusión y humectación.
Fuente de calor para soldadura
El aluminio necesita calor para aceptar la soldadura. Puede usar un soldador para unir alambre de aluminio, pero otros trabajos requerirán el uso de una antorcha. Por lo general, se utiliza un soplete de baja temperatura, con una punta de llama que alcanza los 600 a 800 ºF. Desea medir la temperatura del aluminio, no su fuente de calor, especialmente cuando une láminas delgadas de aluminio.
Soldar aluminio no es como soldar cobre; no es suficiente simplemente calentar y derretir la soldadura. Incluso con la combinación adecuada de fundente y soldadura, no logrará soldar si el aluminio no está lo suficientemente caliente para aceptar la aleación de soldadura.
Por ejemplo, el soldador se derrite a una temperatura más baja, por lo que no necesitará demasiado calor. Además, tiene que alcanzar esta temperatura en un tiempo determinado (normalmente menos de 8 minutos) o de lo contrario se gastará el fundente, todo sin haber hecho su trabajo. Afortunadamente existen muchos métodos de calentamiento, como hornos, inducción, soldador, soplete, placas calefactoras, etc.
Limpieza posterior a la soldadura
Una vez que su soldadura esté seca, querrá eliminar cualquier exceso de fundente. Sin embargo, dado que la soldadura se enfría extremadamente rápido, no tendrás que esperar demasiado. Si usa fundente a base de agua, puede enjuagar su pieza con agua, pero necesitará acetona si es el fundente a base de resina.
Para eliminar los óxidos posteriores a la soldadura, es posible que necesite una solución de decapado. El óxido de aluminio en el metal más blando puede formarse rápidamente en la superficie de aluminio cuando se ve afectado por el calor, y ese es uno de los desafíos de la soldadura de aluminio.
Consejos para soldar aluminio con éxito
Para soldar aluminio con éxito, deberá seguir varios pasos. Aquí hay algunos consejos sobre cómo hacerlo:
- Identifique el aluminio y la aleación de aluminio que está a punto de soldar
- Limpie bien la superficie de aluminio y asegúrese de eliminar el óxido de aluminio.
- Elija fundente de soldadura especializado, metal de aporte y una fuente de calor como soldadores
- Proporcione un ajuste apretado y un diseño de unión que fomente la atracción capilar.
- Asegúrese de que las piezas estén sujetas, ya que cualquier movimiento durante la soldadura puede afectar los resultados
- Aplique fundente para limpiar la unión, proteger la soldadura y evitar que se forme más óxido de aluminio
- Use su soplete o soldador para calentar el objeto de metal adyacente y siga las instrucciones del fabricante para asegurarse de no sobrecalentar el aluminio.
- Después de que la junta soldada se enfríe, elimine los residuos de fundente y el óxido de aluminio después de la soldadura.
Fuerza de las uniones soldadas
Dado que el cobre es uno de los metales más accesibles para la soldadura, la unión de aluminio y cobre es fácil y da como resultado uniones relativamente fuertes. Sin embargo, la unión soldada es algo más débil en comparación con una unión de cobre-cobre. Los resultados de las pruebas de tracción muestran grietas en el aluminio base, mientras que las soldaduras no se ven afectadas.
Por otro lado, aluminio a aluminio es más desafiante y da como resultado enlaces más débiles. Por ejemplo, unir aluminio 3003 con cobre forma una unión significativamente más fuerte en comparación con la soldadura de aluminio 3003 a 3003.