El aluminio y sus aleaciones Su soldabilidad 1 Características

a) b) 9.1.2. Soldabilidad • •

El aluminio es un metal liviano, muy resistente a la corrosión, de alta conductibilidad calorífica y eléctrica, muy maquinable y moldeable; posee muchas otras propiedades de gran importancia en la civilización moderna.

Básicamente podemos distinguir dos tipos de aluminio:

Aluminio laminado, en forma de planchas, láminas, tubos, perfiles diversos y ángulos, que funda- mentalmente tienen las mismas características en cuanto a soldabilidad.

Aluminio fundido, que se presenta en forma de piezas moldeadas de diferente conformación y que son propiamente aleaciones de aluminio y cuya soldabilidad puede diferir de una pieza a otra.

Inicialmente se utilizaba el aluminio casi puro, cuya aplicación industrial es muy reducida. Posteriormente se descubrió que, aleándolo con otros elementos, mejoraban sus propiedades o se ampliaban sus características, fabricándose en consecuencia aleaciones diversas para numerosos fines especiales.

Actualmente encontramos una gran variedad de aleaciones de aluminio, aparte del aluminio de alta pureza y del aluminio comercial.

Dentro de las aleaciones de uso más general, tenemos las siguientes:

Empleada cuando se requiere una resistencia mecácnica superior a la del aluminio puro comercial. Este aluminio es soldable con electrodos de aleción de aluminio y silicio. No es tratable térmicamente.

Este material posee características mecánicas muy superiores a las de la aleación aluminio-manganeso. Es más sensible a la aplicación del calor, y cuando la soldadura se enfría, pueden producirse roturas debido a la contracción. No obstante, con los electrodos de aluminio-silicio y con una técnica apropiada se puede eliminar este inconveniente. No es tratable térmicamente.

Aleación aluminio-manganeso.-

Aleación aluminio-magnesio.-

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9.1.3. Electrodos para aluminio y sus alea-

ciones 9.1.4. Procedimiento de soldadura • • Aleación aluminio-silicio-magnesio.- Aleaciones aluminio-cobre-magnesio-manga- neso.- La resistencia de estas aleaciones está basada en el adecuado tratamiento térmico. Al soldarlas, el efecto del calentamiento y enfriamiento puede destruir sus características, debido a que altera el efecto del tratamiento térmico originalmente recibido. La soldadura eléctrica con electrodo metálico es un procedimiento, que se puede emplear bajo ciertas precauciones para no calentar a pieza demasiado. Se utiliza un electrodo de aleación aluminio-silicio.

La resistencia mecánica de estas aleaciones es incrementada al máximo por el tratamiento térmico. No se suele soldarlas, ya que esta operación reduce su resistencia mecánica y su resistencia a la corrosión. Sin embargo, cuando las tensiones de servicio son bajas, se puede soldarlas por arco eléctrico.

Además de las mencionadas existe una gran variedad de aleaciones de aluminio para un gran número de productos y aplicaciones diversas, y para designarlas se emplea un sistema standard de identificación.

Para soldar aluminio y sus aleaciones soldables se recomienda utilizar electrodos congrueso revestimiento de fundente. Este revestimiento del electrodo debe ser capaz de disolver todo el óxido de aluminio que pueda formarse durante la operación de soldadura.

El revestimiento deberá formar, asimismo, una escoria muy fundible que, cubriendo el cordón de soldadura ejecutado, lo proteja contra la oxidación mientras se enfría.

Algunas reglas a tener en cuenta:

Para soldar aluminio con electrodos revestidos se requiere una máquina de corriente contínua, usando polaridad invertida, con el electrodo en el polo positivo.

El diámetro adecuado del electrodo depende del calibre o espesor de la plancha o pieza.

9. Soldabilidad de los Metales no Ferrosos

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No es recomendable soldar planchas por arco eléctrico cuando tienen menos de 1/8" de espesor.

La elevada velocidad de fusión del electrodo de aluminio exige una gran velocidad de deposición, lo que en ocasiones puede constituir cierta dificultad para alcanzar suficiente temperatura en la pieza. Por esta razón puede ser necesario precalentar la pieza; en algunos casos, según espesor, entre 204 y 216°C. Un calentamiento deficiente se traduce en porosidad a lo largo de la línea de fusión, así como en una falsa adherencia del metal de aporte al metal base.

En uniones largas se recomienda una soldadura intermitente. Si se trata de planchas delgadas, hay que disminuir paulatinamente el amperaje cada cierto número de deposiciones.

El electrodo se debe mantener en posición casi perpendicular a la pieza.

El arco debe dirigirse de tal manera, que ambos bordes de la junta de soldar se calienten adecuada y uniformemente.

La velocidad de soldar debe ser tal, que de como resultado un cordón uniforme.

Antes de empezar con un electrodo nuevo, debe eliminarse la escoria del cráter en aprox. 1" de longitud detrás de dicho cráter. Al comenzar con el nuevo electrodo, el arco debe encenderse en el cráter del cordón anterior para luego retroceder rápidamente sobre la soldadura ya depositada por 1/2", y una vez que el cráter está totalmente fundido de nuevo se prosigue con la soldadura hacia adelante.

En general, para eliminar la escoria se comienza por romperla mecánicamente en trozos; después se empapa la soldadura con una solución caliente de ácido nítrico al 3% o con una solución caliente de ácido sulfúrico al 10% durante corto tiempo; finalmente se enjuaga la soldadura con agua caliente.

Para evitar deformaciones, frecuentemente se emplean fijadores para sostener la pieza y placas de cobre en el dorso de la junta.

Para soldar cualquier lámina, sea a tope, solapa o en “T”, en todo tipo de junta es necesario limpiar

primeramente la sección donde va a soldarse, si es posible con un agente limpiador, a fin de eliminar todo resíduo de aceite o grasa que pudieran perjudicar la soldadura.

El cobre es un metal de un rojo característico, posee resistencia y ductilidad, así como alta conductibilidad eléctrica y calorífica, con excelentes condiciones para resistir la corrosión.

El cobre es uno de los metales que comercial- mente se vende en forma más pura.

Desde el punto de vista de la soldabilidad, trataremos aquí sólo dos tipos de cobre: El cobre electrolítico y el cobre desoxidado.

Cobre electrolítico.- Podríamos decir que es un cobre puro que contiene entre 0,01 a 0,08% de oxígeno, en forma de óxido cuproso. Esta pequeñísima cantidad de oxígeno ejerce poca influencia sobre las propiedades eléctricas y físicas del metal, pero la suficiente para ocasionar inconvenientes desde el punto de vista de soldabilidad.

El óxido cuproso tiene un punto de fusión ligeramente inferior al del cobre puro; por lo tanto, cuando el cobre electrolítico está llegando a la temperatura de fusión, el óxido cuproso ya se ha fundido, ocasionando como consecuencia fragilidad en las zonas adyacentes a la fusión, lo que podría ser la causa por la que el metal se vuelva quebradizo.

El cobre electrolítico puede ser soldado por arco eléctrico con electrodo metálico, siempre y cuando se use el tipo adecuado.

Cobre desoxidado.- Para evitar los perniciosos efectos del óxido cuproso, el cobre puede ser desoxidado mediante adición de fósforo, manga- neso, silicio o boro. Este cobre se deja soldar con mucha mayor facilidad que el cobre electrolítico y, a la vez, sus juntas son mucho más resistentes y dúctiles, pero de menor conductibilidad eléctrica.

El cobre frecuentemente es aleado con otros metales, como el zinc, estaño, níquel, aluminio, manganeso, hierro, cadmio y plomo.

9.2. El cobre - Su soldabilidad

9.2.1. El cobre y sus características

9.2.2. Latones y bronces

Latones.-

Bronces.-

Estos materiales constituyen las alea- ciones comerciales más comunes del cobre. Básicamente son aleaciones de cobre con zinc; en ciertas ocasiones, para mejorar o alterar las propiedades, se adicionan pequeñas cantidades de otros metales.

La adición de zinc da como resultado un material más barato, de mayor dureza y resistencia que el cobre puro, conservando a la vez las tan apreciadas cualidades de maleabilidad, ductilidad y resistencia a la corrosión.

Algunos de los latones más conocidos son: El latón amarillo, el latón blanco, el latón rojo, etc.

Estas aleaciones están constituidas básicamente de cobre y estaño. Sin embargo, la denominación bronce se da a una gran variedad de aleaciones de cobre con otros elementos.

En vista de la necesidad de contar en la industria con aleaciones de variadas características mecánicas, que normalmente no se encuentran en condiciones económicas en los metales puros, ha surgido una diversidad de aleaciones de cobre con estaño, cobre con silicio, cobre con manganeso, cobre con aluminio, cobre con berilio, cobre con níquel, etc.

En el comercio, las aleaciones más comunes son: el bronce fosforoso, bronce al manganeso, bronce al aluminio, bronce común, etc.

La SOLDABILIDAD de los latones y bronces no constituye ningún problema serio. Los problemas que pueden presentarse son solucionados, obvservando las precauciones normales indicadas para la soldadura del cobre. El empleo adecuado de electrodos especialmente fabricados para esta finalidad permite obtener soldaduras de óptimas características mecánicas.

CITOBRONCE: Para uso general en bronces y latones.

CITOBRONCE II: Para bronce al Ni y Mn. CITOBRONCE AL: Para bronce al aluminio.

9.2.3. Electrodos para latones y bronces

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Estos Electrodos OERLIKON poseen excelentes características de soldabilidad y sus depositos reunen buenas propiedades mecánicas.

Aparte del uso arriba señalado se pueden unir distintos metales y aleaciones, aún cuando difieren grandemente en sus espesores. Observando las precauciones necesarias es posible unir los siguientes metales y aleaciones: Cobre, bronce, latón, bronce fosforoso, fierro galvanizado y aceros; teniendo siempre presente que, debido a sus diferentes composiciones, ofrecerán propiedades distintas.

Usar solamente máquina de corriente contínua, con polaridad invertida.

En piezas de pequeño espesor usualmente no se requiere precalentamiento. En estas piezas es recomendable aplicar cordones cortos e intermitentes. Conforme vaya aumentado el calor de la pieza, debe disminuirse el amperaje.

En piezas de espesores mayores se requiere precalentamiento entre 300° y 316°C. Este precalentamiento es indispesable, en vista de que el calor inicial tiende a perderse en la masa, debido a la alta conductibilidad calorífica del cobre.

El precalentamiento de la pieza puede hacerse con soplete oxi-acetilénico.

Para asegurar una buena junta es necesario una buena limpieza de la pieza, antes de empezar con la soldadura. Las películas de aceite o grasa se pueden eliminar con una solución caliente de ácido sulfúrico al 10%.

Para soldar se debe emplear una elevada velocidad, adecuada para obtener depósitos de buena calidad.

La conductividad térmica y la dilatación del cobre son mayores que en los demás metales comerciales. Por tal motivo, los esfuerzos residuales ocasionados por la soldadura y la posible deformación de la pieza son más fuertes que los que se presentan en el acero. Por dichos factores es necesario tomar precauciones especiales para evitar la deformación de la pieza.

9.2.4. Algunas reglas para soldadura del

cobre y sus aleaciones

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•En muchos casos se hace necesario el empleo de respaldos de cobre o carbón al dorso de las juntas a soldar, para evitar que el metal fundido se escurra.

•La resistencia a la tracción del cobre disminuye a altas temperaturas; de ahí que se debe evitar movimientos bruscos de la pieza al soldarla, los movimientos bruscos pueden ocasionar fisuras o roturas de la pieza.