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Como ocurre con cualquier aplicación, la soldadura por arco metálico con gas y aluminio (GMAW) requiere atención al detalle y una base de conocimientos para tener éxito. También es necesario tomar precauciones para evitar errores comunes que pueden provocar tiempos de inactividad para la resolución de problemas y afectar negativamente la integridad de la soldadura terminada.

Los desafíos comunes incluyen la capacidad de alimentación debido a la suavidad del alambre de soldadura de aluminio, que puede verse exacerbada si el operador enrolla la pistola de soldar o aprieta demasiado los rodillos impulsores. La falta de limpieza y las fugas de gas de protección pueden provocar porosidad. También puede ocurrir fusión en secciones delgadas de material y fusión incompleta en secciones más gruesas si el operador de soldadura utiliza la configuración o técnica incorrecta.

Las personas nuevas en la soldadura de aluminio deben conocer los requisitos de limpieza, la configuración adecuada de los tambores o carretes, el equipo correcto a utilizar y más.

Pasos para una configuración exitosa

Al prepararse para GMAW de aluminio, es necesario observar cada componente del sistema de soldadura. Cada uno tiene requisitos que varían y existen mejores prácticas a seguir.

1. Carretes y tambores

Los carretes suelen ser sencillos de instalar. Periódicamente, puede ocurrir accidentalmente un enredo al conectar un carrete a la alimentación de alambre; sin embargo, el operador puede solucionar el problema quitando el carrete de la alimentación y quitando una o dos capas de alambre. Sostenga el carrete desde abajo (en lugar de por el borde) y colóquelo en el conjunto del carrete, alineando el orificio del carrete con la clavija de la alimentación de alambre. Coloque el clip de retención en su lugar para asegurar el carrete.

Configurar un tambor de alambre de soldadura para aluminio requiere un poco de tiempo y conocimientos porque el alambre tiende a voltearse cuando se saca del tambor. Si esa vuelta no puede escapar a través de la punta de contacto, se enredará dentro del tambor. Cada fabricante tiene su propio estilo de tambor e instrucciones de configuración que los operadores de soldadura siempre deben seguir. Es importante tener en cuenta que diferentes aleaciones de aluminio pueden requerir diferentes componentes de alimentación del tambor. Un llenador de la serie 4XXX generalmente requiere un dispositivo dentro del tambor que gira mientras alimenta el alambre, mientras que un llenador de la serie 5XXX solo necesita un anillo o cono que se asienta en la parte superior del tambor y dirige el alambre a través del centro.

Independientemente del estilo del tambor de soldadura de aluminio del fabricante, es necesario que todos los conductos desde el tambor hasta la alimentación sean rectos para proporcionar la alimentación más suave. Al realizar un giro con un conducto, el radio del giro debe ser de al menos 2 a 3 pies y no más cerrado. Esto permite que los giros fluyan a través del conducto. Es importante hacer que el conducto tenga la longitud adecuada para que no haya jorobas ni curvas en el camino hacia la alimentación.

2. Alimentador de alambre y rodillos impulsores de soldadura

Algunos alimentadores de alambre utilizados en GMAW de aluminio tienen frenos eléctricos para evitar que se enrollen demasiado cuando la alimentación de alambre deja de tirar. Otros tienen una forma de tensor en el cubo, por lo que cuanto más lo aprieta el soldador, más difícil es girar. Este estilo debe configurarse de manera que se requiera muy poca fuerza para hacer girar el carrete; sin embargo, el carrete debería dejar de girar tan pronto como la alimentación deje de tirar.

Utilice siempre rodillos impulsores de soldadura con ranura en U cuando suelde aluminio porque el alambre es suave y otros estilos pueden rasurarlo fácilmente. La presión del rodillo impulsor debe establecerse al mínimo para reducir la distorsión o la posibilidad de rasurar el alambre. Una simple prueba puede determinar la tensión correcta. Cuando el operador saca el cable de la pistola con una mano enguantada, debe enrollarse en una bobina de 2 a 3 pulgadas de diámetro. Una bobina de menor diámetro indica demasiada presión en los rodillos impulsores y el operador necesita aflojar los rodillos impulsores. Cuando la tensión del rodillo impulsor está configurada correctamente, los rodillos impulsores deben deslizarse y dejar de alimentar alambre cuando el operador aplica más presión con la mano de la necesaria para hacer la bobina de 2 a 3 pulgadas de diámetro.

3. Pistola de soldar y consumibles

Las pistolas “push-pull” son las más comunes para GMAW de aluminio, ya que brindan una alimentación confiable cuando se combinan con un revestimiento de nailon o plástico. Estos revestimientos ayudan a aliviar el rasurado del alambre que causa obstrucciones y, en última instancia, una mala alimentación del alambre. Las pistolas “push-pull” también son adecuadas para todos los diámetros de alambre. Las pistolas de carrete son una opción más asequible para proyectos más pequeños, pero requieren cambios frecuentes de carrete de alambre de soldadura. En algunos casos, las operaciones de soldadura eligen un sistema de soldadura por empuje estándar que utiliza un revestimiento de acero enrollado en D monobobina y alambres de mayor diámetro (por ejemplo 0.047 a 0.062 pulgadas) junto con cables de alimentación más cortos. Al utilizar esta opción, es importante desbarbar los extremos de cualquier revestimiento de acero cortado para evitar problemas de rasurado.

El GMAW de aluminio requiere puntas de contacto específicas. Estas puntas tienen un diámetro interior que es aproximadamente entre un 10 y un 15% mayor que el diámetro del alambre. También se pulen para eliminar las rebabas que podrían provocar virutas. Es importante tener en cuenta que el alambre de aluminio 3/64 pulgadas no mide 0.045 pulgadas, sino 0.047 pulgadas. Usar una punta de contacto estándar de 0.045 pulgadas puede provocar problemas de fusión y alimentación.

Comprensión de las fuentes de energía, los parámetros y más

Cualquier fuente de energía GMAW de electrodo positivo de corriente continua (DCEP) es capaz de soldar aluminio. Al soldar con una fuente de energía pequeña, el factor limitante más importante será el espesor del material porque el aluminio es térmicamente conductor y requiere mucha energía para completar el proceso de soldadura. Para soldar secciones delgadas de aluminio, es una buena idea invertir en una fuente de energía con capacidades de soldadura pulsada, ya que esto ayuda a minimizar el riesgo de fusión y distorsión.

No existe una regla general establecida para configurar los parámetros de soldadura para GMAW de aluminio. Calcular la velocidad de alimentación del alambre (WFS) y el amperaje, junto con el voltaje y la velocidad de desplazamiento depende de la aplicación, la aleación de aluminio, el espesor del material base y el diámetro del alambre. Por ejemplo, los alambres de aluminio de la serie 5XXX requieren velocidades de alimentación de alambre mucho más altas para alcanzar los mismos amperajes que los alambres de la serie 4XXX. Esto se debe a las diferencias de conductividad eléctrica entre las dos series de aleaciones. Debido a que el aluminio de la serie 5XXX requiere un WFS más alto, también es necesario que los operadores utilicen velocidades de desplazamiento más rápidas para lograr el tamaño de soldadura objetivo y mantenerse por delante del baño de soldadura.

Algunos fabricantes de metales de aportación proporcionan una tabla en sus hojas de especificaciones que ofrece puntos de partida para los parámetros de soldadura para diferentes diámetros de alambre y espesores de material base. También existen fuentes de energía en el mercado que permiten a los operadores de soldadura seleccionar variables como el espesor del material y la aleación. La máquina, a su vez, proporciona el punto de parámetro inicial, que se puede ajustar según sea necesario para obtener los resultados deseados.

El gas protector más común para el aluminio GMAW es 100% argón. El argón proporciona una buena protección contra la atmósfera, tiene propiedades de limpieza constantes y es rentable. Una mezcla de argón y helio es otra opción para soldar aluminio de 1 pulgada o más de espesor. La mezcla aumenta el potencial de ionización y la conductividad térmica del gas, generando un arco más caliente. Esto da como resultado una mayor profundidad de fusión y reduce la posibilidad de que se forme porosidad porque el baño de soldadura permanece fluido por más tiempo.

La selección del metal de aportación depende de la aleación de aluminio que se va a soldar y de las condiciones de servicio que encontrará la pieza. Consulte una tabla de metales de aportación para obtener ayuda.

La limpieza es clave

Incluso si todos los componentes del proceso GMAW del aluminio están en orden, la falta de una limpieza adecuada dará lugar a malos resultados.

La eliminación de la humedad es el primer paso en la limpieza y preparación del material. Incluso la más mínima cantidad de humedad en el aluminio puede provocar porosidad. Idealmente, las operaciones de soldadura deberían evitar, en primer lugar, que se desarrolle humedad. Esto se realiza vigilando el punto de rocío y la humedad en el área de almacenamiento para evitar condensaciones y llevando el material al área de soldadura con 24 horas de anticipación. Esto permite que el material pase a la temperatura ambiente y evita cambios de temperatura de frío a calor.

Después de asegurarse de que el material base de aluminio esté libre de humedad, el operador de soldadura debe aplicar un solvente con un paño limpio para desengrasarlo. El aceite, la grasa y la pintura contienen hidrocarburos que producen porosidad cuando se sueldan.

Por último, utilice un cepillo de alambre de acero inoxidable dedicado a limpiar aluminio para prevenir aún más la porosidad. El cepillo de alambre es necesario para eliminar el óxido de aluminio de la superficie del aluminio. Es una buena práctica cepillar en una dirección para evitar la incrustación de contaminantes. Algunos operadores de soldadura prefieren herramientas eléctricas a un cepillo de alambre de acero inoxidable, pero deben operarse a baja presión y bajas revoluciones. Una amoladora eléctrica es una mejor opción que una herramienta neumática porque el escape de esta última puede contener pequeñas cantidades de aceite que podrían contaminar el material base.

Obteniendo los mejores resultados

Si bien existen muchos pasos para soldar aluminio con éxito, una configuración y práctica cuidadosas pueden producir resultados positivos. Para el proceso GMAW preste mucha atención a todos los componentes que contribuyen a una alimentación suave del alambre, así como a los parámetros recomendados por los fabricantes de equipos y metales de aportación.

SEAN WALKOWSKI (sean.walkowski@hobartbrothers.com) es ingeniero de aplicaciones de aluminio e inspector de soldadura certificado por AWS en Hobart Filler Metals, Traverse City, Michigan.