La soldadura de aluminio TIG (gas inerte de tungsteno) a menudo se considera el pináculo de la artesanía de soldadura. El proceso exige una combinación única de conocimiento técnico, configuración de equipos precisos y destreza manual bien perfilada. Cuando se ejecuta correctamente, produce soldaduras que no solo son increíblemente fuertes y a prueba de fugas, sino que también están estéticamente hermosas, con su apariencia característica brillante y apilada. A diferencia del acero de soldadura, el aluminio presenta un conjunto de desafíos únicos debido a sus distintas propiedades físicas y químicas. Sin embargo, al comprender estos desafíos y dominar las técnicas para superarlos, puede desbloquear la capacidad de crear soldaduras perfectas en todo, desde piezas automotrices y componentes aeroespaciales hasta fabricación personalizada y esculturas artísticas.
Esta guía definitiva lo llevará a través de todo lo que necesita saber, desde la ciencia fundamental detrás del proceso hasta las técnicas avanzadas utilizadas por los profesionales. Ya sea que sea un principiante que busque comenzar o un soldador experimentado que busca refinar sus habilidades, esta profunda inmersión en aluminio La soldadura de TIG proporcionará el conocimiento que necesita para tener éxito.
Por qué el aluminio es diferente: comprender los desafíos
Antes incluso de golpear un arco, es crucial entender por qué el aluminio se comporta de manera diferente al acero. Este conocimiento es la base de todas las técnicas y configuraciones que siguen.
La capa de óxido tenaz
El aluminio forma naturalmente una capa muy delgada y muy dura de óxido de aluminio (al₂o₃) cuando se expone al aire. Esta capa tiene un punto de fusión de aproximadamente 3.700 ° F (2,037 ° C), que es drásticamente más alto que el punto de fusión del aluminio puro debajo de él, que es de alrededor de 1.220 ° F (660 ° C). Si no se elimina esta capa de óxido, resistirá el charco de soldadura, lo que provocará contaminación, mala fusión y una soldadura fea y granulada. La clave para resolver este problema radica en el proceso TIG en sí.
Alta conductividad térmica
El aluminio actúa como un excelente disipador de calor. Aleja el calor de la zona de soldadura extremadamente rápido. Esto significa que se requiere mucha más entrada de calor para comenzar y mantener un charco fundido en comparación con el acero. También significa que la acumulación de calor ocurre en toda la pieza de trabajo más rápido, aumentando el riesgo de deformación y distorsión si no se maneja con cuidado.
Sin cambio de color antes de derretirse
El acero brilla el rojo caliente antes de que se derrita, proporcionando una señal visual transparente. El aluminio no. Sigue siendo plateado y brillante hasta el momento en que se transforma instantáneamente en un charco fundido. Esto puede ser desorientador para principiantes y requiere aprender a 'leer' la superficie del metal a medida que se calienta.
Los cráteres y el agrietamiento caliente
El aluminio tiene una alta expansión térmica y tasa de contracción. A medida que el charco de soldadura se solidifica y se enfría, se reduce significativamente. Si la soldadura se termina de manera incorrecta, esta contracción puede dejar un cráter, una depresión al final del cordón de soldadura. Los cráteres son muy propensos al agrietamiento (grietas en caliente) porque son un punto de concentración de estrés durante la solidificación.
Equipo esencial y configuración para TIG de aluminio
Usar el equipo correcto y configurarlo correctamente es el 80% de la batalla en soldadura de aluminio TIG.
La fuente de alimentación: soldador AC TIG
Si bien es posible soldar aluminio delgado con DCEN (electrodo de corriente continua negativa) y una mezcla de helio, el método estándar y requerido para la soldadura de aluminio de calidad es CA (corriente alterna).
Un soldador TIG de CA/DC basado en inversor moderno es ideal porque permite un ajuste preciso del balance de CA (o control de forma de onda de CA).
Los controles críticos: equilibrio y frecuencia
Balance de CA ( %EN versus %EP): este control ajusta la relación del tiempo dedicado a la fase de penetración (EN) versus la fase de limpieza (EP).
Un mayor %EN (por ejemplo, 70-80 %) proporciona más calor y penetración, una banda de limpieza más estrecha y un arco más nítido y estable. Sin embargo, demasiado en puede permitir que el tungsteno se sobrecaliente y la bola en exceso.
Un %de EP más alto (por ejemplo, 30-40 %) proporciona una acción de limpieza más amplia, que es buena para material sucio u oxidado o para lidiar con impurezas. Sin embargo, demasiado EP puede hacer que el tungsteno se brote rápidamente y puede grabar el material fuera de la zona de soldadura en exceso.
Un buen punto de partida es alrededor del 70% EN / 30% EP.
Frecuencia de CA (Hz): este control ajusta cuántas veces por segundo los interruptores de corriente entre EN y EP.
Una frecuencia más baja (por ejemplo, 60-80 Hz) crea un cono de arco más ancho y suave y un charco de soldadura más amplio. Es más indulgente para los principiantes.
Una frecuencia más alta (por ejemplo, 120-200 Hz) crea un cono de arco muy enfocado, apretado y rígido. Esto proporciona un mejor control direccional, una penetración más profunda (cono de arco 'excava '), y es excelente para esquinas apretadas y trabajos detallados. También ayuda a concentrar el calor, reduciendo la zona general afectada por el calor (HAZ).
Elegir el electrodo de tungsteno derecho
El electrodo es un componente crítico. Para el AC TIG de aluminio, el tungsteno puro (verde) era el estándar histórico, pero es fácil y es menos estable. Hoy en día, Lanthanated (oro, 1.5% o 2.0%) y Ceriadas (grises) son opciones populares, ya que funcionan bien tanto en AC como en DC, comienzan fácilmente y mantienen un punto estable para un arco más ajustado. Circoniado (blanco) también es una excelente opción duradera dedicada a la soldadura de CA.
El electrodo debe afilarse a un punto (con un molinillo de tungsteno dedicado) para un arco estable, pero naturalmente formará una bola en la punta durante la soldadura de CA. El objetivo es una pelota limpia y estable, no grande y caída.
Configuración de gas y antorcha
Gas: Use 100% de argón para la mayoría de las soldaduras de aluminio de hasta aproximadamente ½ 'de espesor. Para secciones más gruesas, se usa una mezcla de argón / helio (típicamente 75% HE / 25% AR). El helio aumenta la entrada de calor y la penetración del arco sin cambiar la configuración eléctrica.
Lente de gas: una lente de gas es muy recomendable para la soldadura de aluminio. Reemplaza el cuerpo de coleta estándar en su antorcha y usa una pantalla de malla fina para crear un flujo de gas de mucho más suave y más suave. Esto proporciona una cobertura de blindaje superior, le permite pegar el tungsteno para una mejor visibilidad y acceso a juntas ajustadas, y es menos susceptible a los borradores.
Tamaño de la copa: una taza de cerámica más grande (por ejemplo, #6, #7 o #8) utilizada con una lente de gas proporciona una cobertura de gas de protección aún mejor sobre el charco de aluminio de soldadura más grande.
Metales de relleno
Las varillas de relleno de aluminio generalmente coinciden con la aleación base que está soldando. Las opciones comunes incluyen:
4043: una aleación de uso general con excelente fluidez y buena resistencia a las grietas. Soldea suavemente pero produce un cordón de soldadura grisáceo que no se anodiza para que coincida con el metal base.
5356: La otra opción más común. Proporciona soldaduras más brillantes y más brillantes que coinciden más con el color del metal base y son anodizables. Tiene una mayor resistencia a la tracción que 4043, pero es menos fluida y puede ser más sensible al agrietamiento caliente en ciertas situaciones.
Otras aleaciones como 4943, 5183 y 5556 se utilizan para aplicaciones específicas y requisitos de mayor resistencia.
Siempre consulte una tabla de selección de metal de relleno para elegir la varilla correcta para su metal base y aplicación específicos.
La técnica de soldadura paso a paso
Con su máquina configurada correctamente, el resto se reduce a la técnica.
La preparación es primordial
Limpieza: esto no puede ser exagerado. Toda la oxidación, el aceite, la grasa y la suciedad deben eliminarse.
Limpieza mecánica: use un cepillo de alambre de acero inoxidable dedicado (utilizado solo para aluminio) para fregar el área de la junta. Alternativamente, use una lijadora o un disco de colgajo. Siempre cepille en una dirección, no de un lado a otro.
Limpieza de productos químicos: limpie el área con un disolvente como acetona o un desengrasante dedicado para eliminar los hidrocarburos. Esto debe hacerse después de la limpieza mecánica.
Ajuste: asegúrese de que las piezas encajen bien con una brecha mínima. La alta fluidez del aluminio puede conducir a la fusión si los huecos son demasiado grandes.
Comenzar el arco y establecer el charco
Inicie el ARC: use un comienzo de alta frecuencia para evitar la contaminación de tungsteno.
Cree un 'Puddle ': mantenga una longitud de arco apretado (aproximadamente 1/16 'a 1/8 ') y mantenga la antorcha estable. Verá desaparecer la capa de óxido y el metal se volverá brillante. Entonces, de repente 'colapsará ' en un charco líquido. Esto puede tomar unos segundos, especialmente en material más grueso. Ser paciente.
Agregue metal de relleno: una vez que se establece un charco estable y fluido de aproximadamente 1/4 'de diámetro, sumerja la punta de su varilla de relleno en el borde delantero del charco. Mantenga la varilla en un ángulo muy bajo (casi paralelo a la pieza de trabajo) y dentro del escudo de gas para evitar la oxidación antes de entrar en el charco.
El movimiento y el ritmo
La técnica clásica para el aluminio es el método 'Walk the Cup ', aunque Freehand también es común.
Dabing a mano alzada: esto implica mover la antorcha constantemente hacia adelante mientras reduce rítmicamente la barra de relleno al charco. El movimiento debe ser suave y consistente.
Camine la taza: la taza de cerámica de la antorcha se basa en la pieza de trabajo o la barra de relleno. Al balancear la antorcha de lado a lado en un movimiento constante, el soldador 'camina' la copa a lo largo de la articulación. Esto proporciona una increíble consistencia, control y limpieza, especialmente en tuberías y juntas largas. Es el método preferido para muchos profesionales.
Terminar la soldadura y evitar cráteres
No se detenga y tire de la antorcha. Esto garantizará una grieta de cráter.
Reduzca la velocidad: a medida que se acerca al final de la soldadura, aumente ligeramente su velocidad de viaje para reducir el tamaño del charco.
Agregue un relleno adicional: justo antes de terminar, agregue una o dos caídas finales de metal de relleno para sobrecargar el extremo de la soldadura.
Use la función de relleno de cráter: la mayoría de los soldadores modernos tienen una configuración de relleno de cráter. Cuando libera el pedal o el gatillo, la máquina disminuirá automáticamente el amperaje durante un tiempo establecido (por ejemplo, 5 segundos), lo que permite que el charco se solidifique lentamente sin encogerse en un cráter. Aprenda a usar esta función.
Mantenga protegido: después de agregar el relleno final, mantenga la antorcha en su lugar hasta que el gas posterior al flujo se detenga para proteger el metal caliente, solidificador de la oxidación.
Técnicas avanzadas y solución de problemas
Soldadura de aluminio delgado (por ejemplo, 16GA - 0.125 ')
El material delgado es propenso a la deformación y la fusión.
Use un tungsteno más pequeño (1/16 ').
Use un amperaje más bajo y una copa más pequeña ( #5 o #6 con lente de gas).
La soldadura de pulso es extremadamente beneficiosa. Pulsing se alterna entre una corriente máxima alta (para derretir el metal) y una corriente de fondo baja (para permitir que el charco se enfríe ligeramente). Esto reduce la entrada de calor general, minimiza la deformación y le brinda más control. Una buena configuración de pulso de arranque es de 100 PPS (pulsos por segundo) con una relación pico/fondo del 50%.
Use una barra de respaldo de cobre o aluminio detrás de la junta para ayudar a disipar el calor.
Soldar aluminio grueso (por ejemplo, 0.25 'y superior)
El material grueso requiere una entrada de calor masiva.
Precaliente la pieza de trabajo a 300-400 ° F (150-200 ° C) con una antorcha. Esto a menudo es esencial. Reduce el choque térmico al metal, conduce la humedad y le permite usar menos amperaje de su máquina.
Use un tungsteno más grande (3/32 'o 1/8 ').
Use un gas de mezcla de helio/argón para una penetración más profunda.
Bordes gruesos biselados para crear una ranura 'v ' que permita una penetración completa. Se requerirán múltiples pases.
Problemas y soluciones comunes
Contaminación de tungsteno (motas negras en soldadura): el electrodo tocó el charco o la varilla de relleno. Deténgase, rompa el extremo contaminado, regresa al tungsteno y reinicie.
Oxidación (residuo de hollín negro): no hay suficiente acción de limpieza (aumento %EP), flujo de gas demasiado bajo, borradores o material no estaba lo suficientemente limpio.
Porosidad (agujeros pequeños en la soldadura): causada por la contaminación (humedad, el aceite, la grasa) o la pérdida de gas blindante. Verifique sus líneas de gas, caudal (20-25 CFH) y asegúrese de que su trabajo esté limpio y seco.
Falta de fusión: no hay suficiente entrada de calor. Aumente el amperaje, disminuya la velocidad de la velocidad de viaje o use un arco más enfocado (mayor frecuencia).
Seguridad primero: protegerse
Priorice siempre la seguridad al soldar:
Protección respiratoria: los humos de soldadura pueden ser dañinos. Use un respirador aprobado con filtros P100, especialmente en áreas mal ventiladas. A El extractor de humo es ideal.
Protección para los ojos:
Casco de soldadura: use un casco de anhelación automática con un tono #11-13 para la soldadura de TIG.
Gafas de seguridad: use siempre gafas de seguridad protectores de UV debajo de su casco para proteger sus ojos de los arcos y escombros callejeros.
Protección de la piel: use ropa resistente a la llama (chaqueta o mangas de cuero, guantes de soldadura) para proteger de la radiación UV y las salpicaduras (aunque TIG tiene menos salvo que otros procesos).
Seguridad eléctrica: inspeccione su equipo en busca de cables y conexiones dañados. Mantenga su área de trabajo seca.
Conclusión
La soldadura de aluminio TIG es una habilidad desafiante pero inmensamente gratificante. Es un verdadero matrimonio de arte y ciencia, que requiere una comprensión de la metalurgia, la electricidad y la dinámica de gas, todo traducido a través de las manos constantes del soldador. No hay sustituto para la práctica. Comience con cuentas simples en placa plana, luego progrese a las articulaciones y, finalmente, a proyectos complejos. Concéntrese en los fundamentos: limpieza impecable, configuración precisa de la máquina y desarrollar una técnica constante y rítmica. Al respetar la naturaleza única del aluminio y aplicar el conocimiento en esta guía, estará en camino de producir soldaduras limpias, fuertes y hermosas que sean un testimonio de su habilidad y dedicación.
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