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Principios de Soldadura: Conceptos básicos

La soldadura de aluminio puede ser simple pero tiene una serie de áreas críticas que necesitan un control estricto del proceso. El óxido de aluminio hace que la mayoría de los intentos de soldadura con medios convencionales sean complicados. Además, se debe tener cuidado con respecto a la elección de la aleación debido a posibles consecuencias con la corrosión galvánica por la disimilitud del aluminio en muchos soldaduras convencionales.

Las variedades de aleaciones de aluminio, calibres y demás a menudo muestran resultados de soldadura muy variados, y cómo el aluminio acepta o rechaza el calor durante la soldadura debe estudiarse cuidadosamente para cada trabajo individual.

La soldadura se puede realizar con soldaduras blandas (basadas en Sn (Estaño) y a baja temperatura) o soldaduras duras (basadas en Zn (Zinc) y a temperaturas más altas) y con los flujos apropiados para ajustarse a los rangos de temperatura de procesamiento.

Por definición, la soldadura es un proceso de unión a baja temperatura. Por lo tanto, se espera menos distorsión del componente de aluminio mediante soldadura blanda que mediante soldadura fuerte u otros procesos de unión por fusión.

Temperaturas de soldadura

Las temperaturas de soldadura de 225 a 490 ° C están muy por debajo de la temperatura de fusión del aluminio – de 661 ° C – aunque 490 ° C está por encima del punto de calentamiento. Las tensiones en el aluminio debido a la cizalladura, el estirado y el tratamiento térmico se modifican por el calentamiento localizado que se ocasiona durante la soldadura, y pueden producirse distorsiones. Las juntas de precalentamiento, no continuas, y la selección cuidadosa de la geometría de las juntas se vuelven críticas.

Varias aleaciones de aluminio tienen una capacidad de soldadura diferente. Por ejemplo, 1xxx, 2xxx, 3xxx, 4xxx y 7xxx son más fáciles de soldar que las aleaciones de la serie 6xxx. Debido a su contenido de magnesio, las aleaciones de la serie 5xxx son las más difíciles de soldar.

Los métodos o procesos de soldadura de aluminio involucran fricción mecánica del aluminio con soldadura, soldadura de baño por ultrasonidos, pulverización térmica (en estas tres técnicas no se usan fundentes), calentando el conjunto por inducción, llama, infrarrojo, placa caliente, horno, soldador, láser o lámpara de arco (todo lo cual generalmente implica el uso de Flux). El aluminio para soldar requiere un volumen adecuado de calor en el componente, no la soldadura.

Debido a la alta conductividad térmica y la reflectividad del aluminio, la fuente de calor debe adaptarse al trabajo.

Usando Flux en la soldadura

La rápida formación de una capa de óxido de aluminio y la dificultad para eliminar esa capa de óxido para que la soldadura pueda humedecer el aluminio son las razones del uso del Flux.

En la soldadura “normal” de cobre, la eliminación del óxido de cobre es relativamente fácil con cambios de primer plano entre el Flux y la oxidación de la superficie.

El óxido de aluminio no se elimina tan fácilmente y puede requerir pastas de Flux más fuertes, como las basadas en amina orgánica (hasta 285 ° C), pastas inorgánicas (cloruro o fluoruro de hasta 400 ° C) y sales de fluoroaluminato complejas (por encima de 550 ° C ).

El uso de frotamiento mecánico, ultrasonidos o pulverización térmica depende del uso del zinc fundido para desgastar la capa de óxido de aluminio y permitir la humectación subsuperficial del aluminio.

Las soldaduras blandas de estaño / zinc se usan típicamente con los dos primeros compuestos de Flux ya que su punto de fusión es inferior a 330 ° C y la porción de zinc ayuda a prevenir la corrosión galvánica.

Las soldaduras duras basadas en zinc utilizan compuestos de Flux que ofrecen temperaturas de fusión más altas para activarse.

Los residuos de algunas pastas de Flux de soldadura blanda pueden seguir activos después de soldar y deben eliminarse.

Los soldados utilizados para el aluminio generalmente contienen zinc con algo de plomo, cadmio, estaño, cobre o aluminio. Sin embargo, cualquier soldadura que contenga estaño puede causar un problema de corrosión electroquímica debido a su potencial galvánico. Con la anticipada prohibición mundial del plomo en la soldadura, la mayoría de las industrias ya han cambiado o están cambiando a soldaduras sin plomo eliminando algunas de las soldaduras blandas más dúctiles y / o de temperatura más alta disponibles.

Las soldaduras con cadmio han sido prohibidas en la UE desde 2011 debido a problemas de salud para los trabajadores.