jueves, 15 de marzo de 2012

Preparación y soldadura láser en Aluminio

Una curiosidad sobre la soldadura del aluminio en fábrica es el decapado previo al soldeo. Sabemos que el aluminio no es problema para soldar, funde rápido y fácilmente si aportamos sólo 660º. El problema lo tenemos con la alúmina, óxido de los considerados protectores que se forma en toda la superficie que sólo funde cuando superamos casi los 2000º. Si no se prepara correctamente la unión, ¿qué ocurre? Que el calor aportado por la soldadura es mayor de los 660º y durante un instante menor de los 2000º, por lo que de repente, el metal se funde al momento bajo nuestra mirada atónita.

El láser, siempre en fabrica, resulta muy efectivo. Un pulso de alta energía vaporiza todo lo que encuentre con una precisión milesimal



"Potentes pulsos láser, muy cortos, rápidos y en movimiento producen micro explosiones de plasma, ondas expansivas y presión térmica resultando en la sublimación y ejección del material objetivo.
Un haz láser focalizado vaporiza de forma precisa el recubrimiento o la contaminación.
El proceso de optimización del haz láser produce la máxima reacción sobre el material objeto de la limpieza para una mayor velocidad mientras que, al mismo tiempo, lo realiza con seguridad y sin daño sobre el material base.
Las superficies de metal son adecuadas para muchas aplicaciones de limpieza con láser. Un ajuste optimizado del haz no va a modificar o dañar la superficie tratada con láser.
Sólo el recubrimiento, residuos o el óxido objetivo de la eliminación se ve afectado ya que el haz láser se ajusta con precisión para no reaccionar con la superficie del metal subyacente.
La densidad de potencia del haz láser es fiable y fácil de ajustar para lograr resultados de limpieza imposibles con todas los demás sistemas." MPALaser

Será verdad cuando se emplea para eliminar zonas muy puntuales por ejemplo de pintura, o limpiar cordones de soldadura o hasta eliminar óxido de cualquier tipo de industria (muy interesante para la naval).
Para muestras, un botón






Todo esto está muy bien, pero a no ser que seamos fabricantes en serie no podemos permitirnos un aparato de estos (juntar muchos punteros láser de los chinos realmente no funciona) así que para reparar dignamente un vehículo del más sofisticado metal automovilístico, toca hacerlo a mano y más vale que se haga bien.
Lo mejor es seguir los consejos de Lincoln Electric



Soldadura MIG :
Preparación del metal base : Para soldar el aluminio, los operarios deben limpiar cuidadosamente el material base y eliminar cualquier óxido de aluminio y contaminación por hidrocarburos procedentes de lubricantes o disolventes de corte.

El óxido de aluminio en la superficie del material funde a 2038ºC mientras que el aluminio, metal base de debajo, funde a 649ºC. Por ello, cualquier óxido que quede en la superficie del metal base inhibirá la penetración del metal de aporte en la pieza.

Para eliminar los óxidos de aluminio, utilizar un cepillo de alambre de acero inoxidable o disolventes y soluciones decapantes. Si se usa un cepillo de acero inoxidable, cepillar solo en una dirección. Tener cuidado de no cepillar demasiado enérgicamente, ya que pueden incrustarse los óxidos en la pieza. Usar solo el cepillo para piezas de aluminio; no limpiar aluminio con un cepillo que haya sido utilizado para acero inoxidable o acero al carbono. Cuando se usen soluciones químicas decapantes, asegurarse de que han sido eliminadas de la pieza antes de soldar.

Para minimizar el riesgo de que los hidrocarburos de aceites o soluciones de corte entren en la soldadura, eliminarlos con un desengrasante. Verificar que el desengrasante no contenga hidrocarburos.

Precalentamiento : El precalentamiento de la pieza de aluminio puede ayudar para evitar la fisuración de la soldadura. La temperatura de precalentamiento no debe exceder de 110ºC. Usar un indicador de temperatura para prevenir sobrecalentamiento.

Además, colocar puntos de soldadura al principio y al final de la zona a soldar ayudará la eficacia del precalentamiento. También debe precalentarse una pieza de aluminio grueso cuando se suelda a una pieza delgada. En el caso de problemas de fusión insuficiente en el inicio, la solución puede ser la adición de chapas de inicio y fin de soldadura.

La técnica del empuje : Con aluminio, utilizar una técnica de empuje en lugar de arrastre, alejando la pistola fuera de baño, se conseguirá menor contaminación en la soldadura, y mejor acción limpiadora y cobertura de gas de protección.

Velocidad de avance : La soldadura del aluminio necesita ser realizada “caliente y rápida”. A diferencia del acero, la alta conductividad térmica del aluminio determina el uso de ajustes de amperajes, tensiones y velocidades de avance más altos. Si la velocidad de avance es demasiado baja, el soldador corre el riesgo de perforar la chapa, en especial, si es chapa delgada.

Gas de protección : El Argón, debido a su buena acción limpiadora y perfil de la penetración, es el gas de protección más comúnmente usado para la soldadura del aluminio. En la soldadura de las aleaciones de aluminio de la serie 5XXX un gas de protección mezcla de argón con helio, con un máximo del 75% de helio, minimizará la formación de óxido de magnesio.

Alambre de soldadura : Seleccionar un alambre de aluminio que tenga una temperatura de fusión similar a la del material base. Cuanto más pueda el operario acercarse al rango de fusión del metal, más fácil será soldar la aleación. Emplear alambres de 1,2 o 1,6 mm de diámetro. Cuanto mayor sea el diámetro del alambre, más fácil es la alimentación. Para soldar material delgado, un alambre de 0,9 mm de diámetro combinado con un procedimiento de soldadura pulsado con una baja velocidad de alimentación, de 250 a 760 cm/min. (100 a 300 in/min.), dará buenos resultados.

Soldaduras de forma convexa : En la soldadura del aluminio, la fisuración del cráter causa la mayoría de defectos. La fisuración proviene del alto valor de la dilatación térmica del aluminio y de las considerables contracciones que ocurren cuando se enfrían las soldaduras. El riesgo de fisuración es más grande con cráteres cóncavos, dado que la superficie del cráter se contrae y rompe cuando se enfría. Por ello, debe rellenarse el cráter de manera que quede convexo (formando un montículo). Al enfriarse la soldadura, la forma convexa del cráter compensará las fuerzas de contracción.

Selección del equipo : Cuando se selecciona una fuente de corriente para la soldadura MIG del aluminio, hay que considerar en primer lugar el método de transferencia : arco spray o arco pulsado.

Para el soldeo con arco spray puede utilizarse equipos de corriente constante (cc) y de tensión constante (cv). El arco spray toma un chorro minúsculo de metal fundido y lo pulveriza a través del arco desde el alambre hasta el metal base. Para aluminio grueso que requiere corrientes de soldeo superiores a 350 A, los equipos de corriente constante, cc, producen resultados óptimos.

La transferencia por arco pulsado se lleva a cabo, generalmente, con un equipo de tecnología inverter. Los equipos más recientes llevan instalados procedimientos de arco pulsado basados en el tipo y diámetro de alambre. En el MIG pulsado, una gota de metal de aporte se transfiere desde el alambre a la pieza en cada pulso de corriente. Este proceso proporciona menos salpicaduras y velocidades de avance más rápidas que las del soldeo por arco spray. También se tiene mejor control del aporte térmico (heat input), mayor facilidad de soldeo en posición y permite al operario soldar material delgado a bajas velocidades de alimentación y corrientes.

Devanador : El método preferido para la alimentación del alambre de aluminio, a largas distancias es el método push-pull (empujar y arrastrar) que emplea un devanador cerrado para proteger el alambre del ambiente. Un motor de velocidad variable y par constante en el devanador ayuda a empujar y guiar el alambre a través de la pistola a una fuerza y velocidad constantes. Un motor de alto par en la pistola arrastra el alambre y mantiene constantes la velocidad de alimentación y longitud de arco.

En algunos talleres, los soldadores utilizan los mismos devanadores para alambre de acero y de aluminio. En este caso, el uso de espirales de plástico o Teflon ayudará a asegurar una alimentación suave y constante. Para los tubos guía, usar tubos de salida tipo cincel y tubos de entrada de plástico para mantener el alambre lo más cerca posible de los rodillos de arrastre y prevenir enredos del alambre.

Durante el soldeo, mantener la manguera de la pistola lo más recta posible para minimizar la resistencia a la alimentación. Verificar la correcta alineación entre los rodillos de arrastre y los tubos guía para prevenir el raspado del aluminio.

Utilizar rodillos de arrastre diseñados para aluminio. Ajuste la tensión del rodillo de arrastre para suministrar una tasa de alimentación constante. Tensión excesiva deformará el alambre y causará rugosidad y alimentación errática; tensión demasiado pequeña dará alimentación irregular. Ambas condiciones pueden conducir a un arco inestable y porosidad en la soldadura.

Pistolas de soldadura : Para el soldeo del aluminio utilizar una espiral independiente para la pistola. Para evitar calentamiento del alambre, intentar restringir ambos finales de la camisa para eliminar separaciones entre la camisa y el difusor de gas de la pistola.

Cambiar las camisas a menudo para minimizar el potencial abrasivo del óxido de aluminio que causa problemas de alimentación.

Utilizar boquillas de contacto 0,4 mm. más grandes que el diámetro del alambre que se utilice, ya que las boquillas calientes se dilatan en forma oval y probablemente limitarían la alimentación del alambre. Generalmente, cuando una corriente de soldadura supera los 200 A, se debe utilizar una pistola refrigerada por agua para minimizar el aumento de temperatura y reducir las dificultades de la alimentación.

FÁCIL, ¿NO?


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