LA SOLDADURA DEL ALUMINIO
Por Tony
Anderson
Tomado
del American Welding Society – Welding Journal Octubre 2016
Alimentabilidad
del metal de aporte de aluminio
Primero,
me gustaría decir que estás totalmente en lo correcto con tu comparación entre
la soldadura con arco de tungsteno protegido con gas (GTAW) y la soldadura por
arco metálico protegido con gas (GMAW) para el aluminio.
En
algunas aplicaciones de material más delgado, como juntas de ranura que
requieren penetración de junta completa de un lado y trabajo más complejo que
requiere control preciso de las características del perfil de soldadura y
penetración, el proceso GTAW puede probar ser excepcional. Sin embargo, para la
fabricación estructural general, donde la gran mayoría de las soldaduras son
soldaduras de filete, la GMAW ha probado proporcionar tanto calidad excepcional
como soldadura de alta productividad en estructuras de aluminio.
Habiendo
dicho eso, la alimentabilidad del alambre de soldadura de aluminio al usar GMAW
es probablemente el problema más común que se vive al cambiar de GMAW de acero
a aluminio.
La
alimentabilidad es mejor descrita como la habilidad de alimentar
consistentemente y sin interrupción el alambre de soldadura embobinado cuando
se usa GMAW. La alimentabilidad es un asunto mucho más significativo con el
aluminio que con el acero.
Las
diferencias entre alimentar acero y aluminio se deben principalmente a la
diferencia entre las propiedades mecánicas de los dos materiales. Los alambres
de soldadura de acero son más rígidos, pueden alimentarse más fácilmente por
distancias más grandes, y toleran mucho mejor el maltrato en comparación con
los alambres de soldadura de aluminio. El aluminio es más blando, más
susceptible a deformarse o producir virutas dur ante la
operación
de alimentación y, consecuentemente, requiere mucho más atención cuando se
selecciona y se prepara un sistema de alimentación para GMAW.
La
alimentabilidad es una consideración importante para todas las aplicaciones
GMAW, pero puede volverse aún más problemática al usar alambres de diámetros
pequeños, y las aleaciones
más
blandas de aluminio tales como la 1100 y 4043, al compararse con las aleaciones
más duras tales como la 5356 y 5183. Los problemas de alimentabilidad a menudo
se expresan en forma de alimentación irregular del alambre irregular o su
recalentamiento (la fusión del alambre de soldadura hacia dentro de la punta de
contacto en cuestión).
¿Cómo
podemos prevenir los problemas de alimentabilidad?
Para
prevenir los problemas excesivos con la alimentabilidad de esta naturaleza, es
importante comprender el sistema de alimentación completo y su efecto en el
alambre de soldadura de aluminio. Veremos cada área del sistema de alimentación
para determinar las importantes diferencias entre un sistema de alimentación
diseñado para GMAW de aluminio y otro de acero.
Ajustes
del freno de la bobina.
Si
comenzamos con el extremo de la bobina del sistema de alimentación, debemos
primero considerar los ajustes del freno. La tensión del ajuste del freno debe
retrocederse a un mínimo absoluto.
Debe
tener solamente la presión suficiente de freno para prevenir que la bobina
corra libremente cuando se quiere parar la soldadura. Toda presión por encima
de esto incrementará el potencial de problemas de alimentación y recalentamientos.
Los sistemas de frenado electrónico y las combinaciones mecánicas y
electrónicas han sido desarrolladas para proporcionar mayor sensibilidad dentro
del sistema de frenado y son particularmente útiles para la alimentación
mejorada de alambre de aluminio.
Revestimientos
y guías de alambre.
Es
muy importante que los revestimientos, así como también las guías de la entrada
y salida (los cuales están hechos típicamente de material metálico cuando se
usan para un sistema de soldadura de acero), estén hechos de material no
metálico tales como Teflón TM o nylon para prevenir la abrasión y la formación
de virutas del alambre de aluminio durante la operación de alimentación.
Rodillos
de tracción.
Solamente
deberán usarse los rodillos de tracción que hayan sido específicamente
diseñados para la alimentación de aluminio. Estos tendrán contornos tipo U con
bordes achaflanados y sin filo. No uses rodillos de tracción moleteados o con
ranuras en forma de V, los cuales se usan algunas veces para el acero, para alimentar
aluminio. Los rodillos de tracción para alimentar aluminio deberán ser lisos,
alineados y habrán de proporcionar la presión correcta del rodillo de tracción.
Los rodillos de tracción que tienen bordes filosos pueden generar virutas del
alambre blando de aluminio.
Estas
virutas pueden acumularse dentro del sistema de alimentación y causar
recalentamientos debido a los taponeos dentro del revestimiento. La presión
excesiva del rodillo de tracción y/o la mala alineación de los rodillos de
tracción pueden deformar el alambre de aluminio e incrementar el arrastre a
través del revestimiento y la punta de contacto, lo cual además podría causar
recalentamientos.
Puntas
de contacto.
El
diámetro interno de la punta de contacto y la calidad son de gran importancia.
Deberás usar solamente puntas de contacto que estén hechas específicamente para
la soldadura con alambre de aluminio, con perforaciones internas tersas y sin
virutas filosas en los extremos de entrada y salida de las puntas, lo cual
puede fácilmente raspar las blandas aleaciones de aluminio. El diámetro del
orificio de la punta de contacto debe ser aproximadamente de 10 a 15% más
grande que el diámetro del electrodo.
Calidad
del metal de aporte de aluminio.
La
cualidad del metal de aporte de aluminio que se usa para la GMAW puede tener
influencia sobre las características de la alimentabilidad. La tersura de la
superficie, el control del diámetro del alambre y el tratamiento final del
mismo durante la operación de embobinado puede contribuir o contrarrestar a la
habilidad de entregar con facilidad el alambre mediante el sistema de
alimentación. Las características consistentes de calidad del alambre de
soldadura de aluminio deben tomarse en cuenta para reducir al mínimo los
problemas de alimentabilidad.
Seleccionando
el tipo de sistema de alimentación.
En
la alimentación de alambre de aluminio, existen cuatro sistemas de
alimentación: sistemas alimentadores de empuje, sistemas alimentadores de
arrastre, sistemas alimentadores de empuje arrastre y sistemas de alimentación
de pistola con bobina o carrete. La elección del sistema de alimentación más
adecuado para cada aplicación se basa en el tipo de soldadura (de uso rudo o
uso ligero), la medida del electrodo y la aleación (diámetro grande o pequeño /
metal de aporte duro o blando), y la necesidad de un conduit largo y flexible,
y la importancia de reducir al mínimo los costos de electrodos (el alambre de
diámetros más grandes es generalmente de menor precio que el de diámetro más
pequeño).
Las
demandas de las aplicaciones de soldadura varían ampliamente y el costo de cada
sistema de alimentación también varía. Así mismo, el costo del tiempo de
inactividad a causa de problemas de alimentación y el remplazo de partes puede
ser significativo. Por estas razones, deberás elegir el sistema de alimentación
que mejor se adecua a tu aplicación e instalarlo para optimizar su capacidad de
alimentación.
Alimentadores
solamente de empuje y arrastre.
Estos
sistemas generalmente se limitan a una longitud práctica de cerca de 12 pies.
Con los alimentadores de empuje, el límite de la distancia de alimentación es
un resultado de la flexibilidad del alambre de aluminio y su tendencia a
torcerse y doblarse en el revestimiento. Con los alimentadores de arrastre, es
un resultado de un rápido incremento en el arrastre de la fricción en el
revestimiento, particularmente si hay dobleces en el conduit.
Alimentadores
empuje arrastre.
Este
sistema de alimentación se desarrolló para sortear los problemas de
alimentación experimentados por otros sistemas, y estos sistemas son el método
más positivo de alimentar alambre de soldadura de aluminio. Los sistemas empuje
arrastre pueden mejorar la alimentabilidad en muchas aplicaciones y con
frecuencia son esenciales para operaciones más críticas/especializadas tales
como aplicaciones automatizadas y robóticas para asegurar la alimentabilidad
consistente. Aunque típicamente más caro que otros sistemas de alimentación, el
sistema empuje-arrastre es un una ventaja definitiva al ayudar con la
alimentabilidad del alambre de soldadura de aluminio.
Sistema
de alimentación de pistola con carrete.
Este
sistema es usualmente diseñado para usar carretes de 1 libra de alambre
montados en la pistola. Estas pistolas son generalmente enfriadas con aire y se
limitan a medidas de alambre pequeñas y al servicio de uso ligero.
Debido
a su clasificación de corriente relativamente baja, no son perfectamente
adecuados para la soldadura de producción continua de uso rudo, pero a menudo
son bastante efectivas para la soldadura de puntos y otras aplicaciones de uso
ligero.
Equipo
de soldadura.
Tomar
un sistema GMAW diseñado y usado para acero e intentar convertirlo para usarlo
con aluminio no siempre pudiera ser el método más efectivo ni el más simple de
crear un sistema confiable GMAW de aluminio. La mayoría de los fabricantes de
equipo de soldadura hoy hacen sistemas GMAW dedicados a la soldadura de
aluminio. Estos sistemas tienen equipo de alimentación específicamente diseñado
y configurado para alambre de soldadura de aluminio, y además tienen
suministros de energía programados para los varios tipos de alambre de
soldadura de aluminio.
Conclusión
Al
cambiar de soldar acero a soldar aluminio con GMAW, para la óptima
alimentabilidad del alambre, se deben tener en cuenta los siguientes puntos:
Alambres
de acero — rígidos, se alimentan más fácilmente por una distancia mayor y
toleran mucho mejor el abuso mecánico.
Alambres
de aluminio — más blandos, a menudo más susceptibles a la abrasión, requieren
más atención al comprar e instalar el sistema de alimentación.
Ajustes
del freno del carrete o bobina — tensión ajustada al mínimo, solamente la
suficiente presión de freno para evitar que el carrete corra libre al parar.
Revestimiento
y guías de entrada y salida — hechos de materiales no metálicos tales como
Teflón TM, nylon, o plástico para evitar la abrasión o las virutas.
Rodillos
de tracción — diseñados específicamente para aluminio, contornos de tipo U con
bordes achaflanados, rodillos alineados y ajustados para proporcionar la
presión correcta del rodillo de tracción.
Puntas
de contacto — necesitan hacerse específicamente para aluminio, perforaciones
internas tersas, pulidas, sin rebabas filosas y diámetro de orificio de 10 a
15% más grande que el alambre.
Calidad
de alambre de soldadura — limpieza, tersura de la superficie del alambre y
control del diámetro del alambre.
Tipo
de sistema de alimentación — la aplicación más apropiada, sistemas de
alimentación de empuje, de arrastre, de empuje arrastre, o de pistola con
carrete.
