Cómo preparar las aleaciones de aluminio para la soldadura

La limpieza previa a la soldadura es fundamental para la calidad de las soldaduras de aluminio y aleaciones de aluminio. El aluminio se oxida con facilidad y forma una película de óxido densa y dura que absorbe la humedad. Esta película dificulta la fusión adecuada y es una fuente de porosidad e inclusiones. El aceite, el óxido, la escoria y otros tipos de contaminación también pueden provocar la aparición de poros. Por lo tanto, el alambre y la junta deben limpiarse a fondo para eliminar el óxido y el aceite. Los tres métodos principales son el desengrasado, la limpieza química y la limpieza mecánica.

1. Desengrasado

Limpia el aceite del alambre de aportación y de la zona de soldadura con gasolina, alcohol, acetona, acetato de etilo, tetracloruro de carbono u otro disolvente adecuado. Limpia la ranura y una franja de 30 a 50 mm a cada lado.

2. Limpieza química

Las soluciones ácidas y alcalinas reaccionan con el aceite, la suciedad, el óxido, las incrustaciones y el óxido metálico para formar productos solubles y dejar al descubierto la superficie metálica de la pieza de trabajo y del alambre.

Para una limpieza química completa:

1. Grabe la pieza de trabajo y el alambre durante 10-15 minutos en una solución de NaOH 8%–10% a una temperatura de 40-60 °C.
2. Enjuaga con agua fría durante unos 2 minutos.
3. Neutralizar con una solución de ácido nítrico diluido en una proporción de 30% por volumen. No deben quedar manchas amarillas ni negras.
4. Enjuaga durante 2-3 minutos con agua a una temperatura de entre 50 y 60 °C y frótalo con un cepillo de cerdas duras.
5. Déjalo secar durante unos 30 minutos en el horno a una temperatura de entre 100 y 150 °C.

Si la pieza es demasiado grande para sumergirla por completo, retira la película de forma selectiva:

1. Calienta la ranura y una franja de 30-50 mm a cada lado hasta alcanzar una temperatura de 80-100 °C con una llama de oxiacetileno.
2. Limpia estas zonas con una solución de NaOH 10%–15%. Cuando empiecen a ponerse blancas, neutralízalas con una solución diluida de ácido nítrico 30%.
3. Enjuaga bien con agua fría.
4. Deja que la pieza se seque al aire.

Ni la temperatura ni la concentración de la solución deben ser excesivas. Una reacción demasiado intensa forma una película blanca que dificulta la soldadura. Es necesario enjuagar los restos de solución para evitar la aparición de picaduras localizadas y una reducción de la vida útil. Gracias a las mejoras en la fabricación de los hilos de aportación, por lo general ya no es necesaria la limpieza química de los hilos modernos.

3. Limpieza mecánica

Los métodos mecánicos eliminan las capas de óxido, los productos de la corrosión y la cascarilla de laminación. Se utilizan habitualmente para piezas de gran tamaño, ciclos de producción largos, soldaduras multicapa o en casos de nueva contaminación tras una limpieza química.

En primer lugar, desengrasa con gasolina, alcohol, acetona u otro disolvente orgánico. A continuación, utiliza un cepillo de alambre de acero inoxidable o un rascador para eliminar el óxido en un radio de 50 mm a ambos lados de la ranura hasta que aparezca el brillo metálico. No utilice papel de lija ni muelas abrasivas: el aluminio blando puede retener partículas abrasivas que posteriormente provoquen defectos en la soldadura. Tras la limpieza mecánica, limpie la cara frontal y ambos lados de la zona de soldadura con acetona o alcohol para eliminar los restos de óxido, aceite y otras impurezas.

La limpieza mecánica es sencilla, pero, por lo general, menos eficaz que la limpieza química y presenta dificultades a la hora de eliminar el óxido del alambre de relleno. El uso combinado de ambos métodos ofrece el mejor resultado, aunque en ocasiones las piezas no críticas pueden soldarse tras un simple desengrasado.

La soldadura debe iniciarse sin demora, ya que durante el almacenamiento se forma una nueva película de óxido. El intervalo tras la limpieza no debe superar las 4 h; de lo contrario, las piezas deberán limpiarse de nuevo. Este requisito es especialmente importante en condiciones de alta humedad relativa. El alambre de aluminio pulido electroquímicamente puede mantenerse en condiciones de uso durante un periodo relativamente largo al aire libre y durante casi seis meses si se envasa en plástico.

4. Barras de refuerzo

El aluminio tiene poca resistencia a altas temperaturas —solo 10 MPa a 370 °C—, por lo que una soldadura puede colapsarse o quemarse por completo. A menudo se utiliza una barra de apoyo de grafito, acero inoxidable o cobre para sostener el metal fundido y permitir al mismo tiempo una penetración completa. Una barra de apoyo de cobre no debe contaminar la soldadura: si el arco la alcanza, puede formarse una aleación de aluminio y cobre, creando una zona frágil y sensible a la corrosión. Mecanice una ranura arqueada directamente debajo de la costura para dar a la raíz de la soldadura un perfil sólido.

El soporte también debe enfriar la raíz, reduciendo así la zona afectada por el calor y mejorando las propiedades de la unión. Una barra de cobre refrigerada por agua proporciona un enfriamiento excelente, mientras que el acero inoxidable ofrece el peor efecto de enfriamiento.

5. Dispositivos de sujeción para soldadura

Las fijaciones adecuadas ayudan a realizar soldaduras repetibles y de alta calidad con rapidez. Reducen la necesidad de realizar soldaduras de fijación, mejoran el ajuste y simplifican la soldadura. El diseño debe aplicar la fuerza de sujeción de manera uniforme, facilitar el acceso de la antorcha, permitir una fácil extracción y ser lo más sencillo y práctico posible.

6. Precalentamiento

Las aleaciones de aluminio no tratables térmicamente no suelen requerir precalentamiento, mientras que las aleaciones tratables térmicamente pueden beneficiarse de él. El precalentamiento elimina la humedad superficial, reduce los gradientes de temperatura gracias a un calentamiento y enfriamiento lentos, disminuye la tendencia a la deformación, la falta de penetración, la porosidad y la formación de grietas, aumenta la velocidad de avance y reduce el tiempo que el aluminio fundido permanece a alta temperatura, lo que limita la pérdida de elementos de aleación.

Las piezas con un grosor superior a 8 mm suelen requerir un precalentamiento. Utilice una temperatura de entre 100 y 300 °C, ya que una temperatura excesiva reduce la resistencia de la soldadura y la resistencia a la corrosión. El calentamiento puede realizarse con una llama de oxiacetileno o en un horno y debe abarcar unos 150 mm a cada lado de la junta. En el caso de uniones entre espesores desiguales, no caliente el lado más delgado.

Requisitos medioambientales

La soldadura del aluminio es sensible a la temperatura y la humedad ambientales. Se recomienda que la temperatura sea de al menos 8 °C y que la humedad relativa no supere el 80%.